Kekeringan Tingkatkan Resistensi Bakteri Terhadap Antibiotik
UPBERITA.COM - Studi terbaru mengungkap bahwa kondisi kekeringan yang semakin parah akibat perubahan iklim dapat mempercepat evolusi bakteri menjadi lebih kebal terhadap antibiotik. Penemuan ini didasarkan pada analisis data metagenomik yang mendalami informasi genetik mikroba yang hidup di tanah.
Penelitian ini mengidentifikasi adanya beberapa gen resistensi pada bakteri tanah yang terbukti mampu bertahan terhadap antibiotik. Gen-gen ini kemudian terdeteksi pada sampel patogen yang diambil dari pasien di rumah sakit. Para peneliti menjelaskan bahwa bakteri memiliki kemampuan untuk bertukar informasi genetik dalam jumlah besar melalui proses yang dikenal sebagai transfer gen horizontal. Dengan demikian, peningkatan resistensi pada mikroba di lingkungan tanah dapat dengan mudah berpindah dan menyebar ke mikroba yang menyebabkan infeksi pada manusia.
"Tidak ada tempat yang kebal. Jika ada patogen yang muncul di satu bagian dunia, ia akan menyebar dengan sangat cepat, jadi ini adalah hal yang perlu dikhawatirkan terlepas dari di mana Anda tinggal," ujar Dianne Newman, penulis utama studi sekaligus ahli biologi di Caltech.
Resistensi antibiotik telah menjadi ancaman kesehatan global yang signifikan. Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) mencatat bahwa pada tahun 2019, infeksi akibat patogen yang kebal antibiotik secara langsung menyebabkan 1,27 juta kematian dan berkontribusi pada 4,95 juta kematian tambahan.
Perang Evolusi di Dalam Tanah
Meskipun antibiotik berfungsi membunuh mikroba, sumber dari obat-obatan ini sebenarnya berasal dari mikroba itu sendiri, atau organisme lain seperti jamur (contohnya penisilin). Mikroba memproduksi antibiotik sebagai bagian dari strategi pertahanan evolusioner untuk mengalahkan pesaing atau ancaman potensial. Medan pertempuran utama dalam perlombaan evolusi ini seringkali terjadi di dalam tanah.
Newman dan peneliti pascadoktoral Caltech, Xiaoyu Shan, awalnya menemukan indikasi bahwa kekeringan dapat memperparah resistensi antibiotik. Temuan ini muncul setelah menganalisis data metagenomik yang mengumpulkan informasi genetik mikroba tanah dari berbagai lokasi di seluruh dunia. Beberapa basis data ini mencakup sampel dari lokasi yang sama yang diambil sebelum dan sesudah periode kekeringan.
Dalam setiap analisis sampel tersebut, para peneliti mendapati bahwa jumlah gen yang terlibat dalam produksi antibiotik lebih banyak terdeteksi setelah periode kering dan berkurang setelah kondisi tanah kembali lembap.
"Anda dapat melihat hal ini di lahan pertanian, padang rumput, hutan, lahan basah, di AS, di China, di Swiss," tambah Newman.
Untuk memahami mekanisme di balik fenomena ini lebih dalam, tim peneliti melakukan eksperimen laboratorium. Mereka mengambil tanah steril dan menambahkan antibiotik fenazin, senyawa yang dihasilkan oleh beberapa jenis bakteri. Selanjutnya, mereka menambahkan bakteri tanah ke dalam sampel. Setengah dari sampel dibiarkan mengering selama tiga hari, sementara sisanya tetap dijaga kelembabannya.
Hasil simulasi kekeringan ini menunjukkan bahwa konsentrasi antibiotik dalam tanah meningkat seiring dengan penurunan kelembapan. Lebih lanjut, sebagai respons terhadap peningkatan konsentrasi antibiotik ini, bakteri tanah yang rentan terhadap antibiotik mengalami penurunan populasi, sementara bakteri yang memiliki resistensi justru berkembang biak secara signifikan.
Menurut Newman, temuan ini mengindikasikan bahwa resistensi antibiotik dipicu oleh tekanan seleksi alam. Hanya mikroba yang paling tangguh dan memiliki tingkat resistensi tertinggi yang mampu bertahan hidup ketika kekeringan menyebabkan konsentrasi antibiotik dari mikroba lain meningkat hingga pada tingkat mematikan.
Untuk mendapatkan gambaran yang lebih detail mengenai medan pertempuran evolusi ini pada tingkat genetik, para peneliti kembali menganalisis basis data metagenomik berskala besar. Mereka menemukan bahwa gen-gen yang terkait dengan resistensi antibiotik menjadi lebih umum selama periode kekeringan. Peningkatan prevalensi gen resistensi ini sejalan dengan peningkatan gen-gen yang berkaitan dengan produksi antibiotik, yang mendukung hipotesis bahwa mikroba yang terpapar kekeringan meningkatkan resistensi antibiotiknya sebagai reaksi terhadap tekanan yang meningkat akibat serangan antibiotik dari mikroba di sekitarnya.
Newman menekankan bahwa patogen manusia dan mikroba tanah terus-menerus berinteraksi seiring aktivitas manusia yang berpindah lingkungan. Dengan demikian, resistensi yang timbul akibat kekeringan dapat dengan mudah berpindah dari mikroba tanah ke mikroba yang hidup di tubuh manusia.
"Pemanasan dan kekeringan yang terus berlanjut diperkirakan akan memperluas kondisi gersang," tulis Timothy Ghaly, seorang ahli ekologi mikroba dari Universitas Macquarie di Australia, dalam sebuah editorial yang menyertai studi tersebut. Ia menambahkan bahwa perubahan iklim berpotensi memperburuk masalah patogen yang resisten terhadap antibiotik, yang telah menjadi isu kesehatan global yang mendesak.
