Tanah Berbatu yang Menyimpan Rahasia

Bayangkan sebuah bukit kapur yang gersang. Tanahnya tipis, berbatu, miskin unsur hara, dan kering. Kebanyakan orang akan berpikir tidak ada kehidupan menarik di tempat seperti ini. Namun para peneliti dari Universitas Negeri Gorontalo membuktikan sebaliknya — di bawah permukaan tanah karst yang keras itu, tersembunyi bakteri luar biasa yang mampu membantu tanaman bertahan hidup dan bahkan tumbuh subur.Penelitian yang diterbitkan di jurnal internasional Biodiversitas ini mengungkap keanekaragaman aktinomiset — kelompok bakteri tanah yang unik — yang hidup di rizosfer (zona akar tanaman) pada tiga lokasi ekosistem karst di Gorontalo: Bukit Bangga di Pesisir Bangga Bubaa, Bukit sekitar Danau Limboto, dan Bukit Oluhuta di Bone Bolango.

Apa Itu Ekosistem Karst?

Ekosistem karst terbentuk dari batuan karbonat seperti batu kapur (limestone) yang secara perlahan terlarut oleh air hujan selama jutaan tahun. Hasilnya adalah lanskap unik berupa gua, lembah, dan bukit-bukit berbatu yang khas. Di Indonesia, ekosistem seperti ini tersebar luas — termasuk di Gorontalo, Sulawesi.Dari sudut pandang kesuburan tanah, karst adalah lingkungan yang sangat menantang. Tanahnya mengandung kapur (kalsium) yang sangat tinggi. Kalsium ini mengikat fosfor — salah satu unsur hara terpenting untuk pertumbuhan tanaman — menjadi bentuk yang tidak bisa diserap tanaman. Akibatnya, meski fosfor ada di dalam tanah, tanaman tidak bisa memanfaatkannya. Kondisi ini membuat ekosistem karst menjadi lahan marginal yang sulit.Lalu bagaimana tanaman bisa tumbuh di sana? Jawabannya ternyata tersembunyi di dalam tanah, dalam bentuk mikroorganisme yang bersimbiosis dengan akar tanaman.

Mengenal Aktinomiset: Bakteri Berfilamen yang Istimewa

Aktinomiset adalah kelompok bakteri unik yang secara morfologi menyerupai jamur — mereka memiliki filamen (hifa) yang membentuk miselium di dalam tanah. Mereka adalah produsen alami senyawa bioaktif yang luar biasa: sekitar 70% antibiotik yang digunakan dalam dunia medis saat ini berasal dari kelompok bakteri ini. Namun peran aktinomiset tidak berhenti di situ. Di alam, mereka adalah "pekerja tanah" yang sibuk: mengurai bahan organik kompleks, mendaur ulang unsur hara, dan — yang paling menarik dalam penelitian ini — membantu tanaman menyerap fosfor dari dalam tanah yang sulit sekalipun.Aktinomiset termasuk golongan Plant Growth-Promoting Rhizobacteria (PGPR), yaitu bakteri pemacu pertumbuhan tanaman. Mereka hidup di rizosfer — lapisan tanah tipis yang menempel langsung pada akar tanaman — dan menjalin hubungan simbiosis yang saling menguntungkan dengan tanaman inangnya.

Perjalanan ke Tiga Bukit Karst

Tim peneliti mengambil sampel tanah dari kedalaman 15–30 cm di bawah permukaan, tepat di zona akar tanaman. Pengambilan sampel dilakukan di tiga lokasi karst Gorontalo dengan kondisi tanah yang bervariasi: pH tanah berkisar antara 5,5 hingga 7,0, dan kelembaban antara 1,2% hingga 3,24%.Sebanyak 36 sampel tanah dikumpulkan dari 33 jenis tanaman berbeda. Kondisi ini menunjukkan bahwa ekosistem karst Gorontalo, meski tampak seragam secara fisik, menyimpan keanekaragaman vegetasi yang cukup kaya — mulai dari pakis (Cycas rumphii), lamtoro (Leucaena leucocephala), alang-alang (Imperata cylindrica), senduduk (Malastoma malabathrum), gulma siam (Chromolaena odorata), hingga jarak pagar (Jatropha curcas).Di laboratorium, sampel tanah diproses menggunakan teknik isolasi khusus pada media pertumbuhan Starch Casein Agar (SCA) dan Raffinose Histidine Agar (RHA) — media selektif yang mendukung pertumbuhan aktinomiset. Cawan petri kemudian diinkubasi selama 14 hari pada suhu 30°C.

Apa yang Ditemukan?

Dari seluruh sampel yang diproses, tim berhasil mengisolasi enam isolat mikroorganisme: tiga isolat aktinomiset, dua isolat bakteri non-aktinomiset, dan satu isolat khamir (yeast). Temuan ini menarik karena menunjukkan bahwa masing-masing jenis mikroorganisme tampak berasosiasi secara spesifik dengan jenis tanaman tertentu — sebuah tanda adanya hubungan ekologis yang mendalam antara mikroba dan inangnya.

Tiga Bintang: Isolat Aktinomiset

Ketiga isolat aktinomiset — dinamai RACr, RALl, dan RAIc sesuai tanaman asalnya — semuanya menunjukkan morfologi koloni yang serupa: miselium udara berwarna putih. Di bawah mikroskop elektron dengan perbesaran 25.000 kali, terlihat ornamentasi rantai spora yang khas.Yang lebih mengesankan adalah kemampuan fungsional ketiga isolat ini: semuanya mampu melarutkan fosfat dan memproduksi hormon IAA (Indole-3-Acetic Acid). Kedua kemampuan ini adalah tanda khas bakteri pemacu pertumbuhan tanaman yang sesungguhnya.

Identitas Molekuler: Siapa Mereka?

Untuk memastikan identitas bakteri, tim menggunakan analisis molekuler berbasis sekuensing gen 16S rRNA — "barcode genetik" standar untuk identifikasi bakteri. Hasilnya mengagumkan: ketiga isolat aktinomiset memiliki kemiripan genetik 98,92–99,66% dengan genus Streptomyces, salah satu genus aktinomiset paling terkenal dan paling produktif secara bioteknologi.Lebih spesifik, ketiga isolat berkerabat dekat dengan Streptomyces aegyptia, Streptomyces sp. GGCR-6, dan Streptomyces carpaticus strain PES-A23. Sementara itu, bakteri non-aktinomiset yang ditemukan diidentifikasi sebagai Microbacterium paraoxydans dan Bacillus velezensis, dan isolat khamir teridentifikasi sebagai Meyerozyma caribbica.

Mengapa Ini Penting?

1. Melarutkan Fosfor yang TerkunciKemampuan aktinomiset ini untuk melarutkan fosfat adalah kunci utama mengapa tanaman bisa bertahan di lahan karst yang miskin fosfor tersedia. Bakteri menghasilkan asam organik dan enzim yang memecah ikatan kalsium-fosfat, melepaskan fosfor ke bentuk yang bisa diserap tanaman. Ibaratnya, bakteri ini adalah "pembuka kunci" yang membebaskan nutrisi yang selama ini terkurung dalam tanah.

2. Hormon Pertumbuhan AlamiIAA (Indole-3-Acetic Acid) adalah hormon auksin yang merangsang pertumbuhan dan pemanjangan sel tanaman, khususnya akar. Dengan menghasilkan IAA, aktinomiset dari karst Gorontalo secara aktif mendorong perkembangan sistem perakaran tanaman — membuat akar lebih panjang, lebih lebat, dan lebih mampu menyerap air serta nutrisi dari tanah berbatu.

3. Adaptasi Luar BiasaFakta bahwa bakteri-bakteri ini bisa hidup dan berfungsi dalam kondisi karst yang ekstrem — kering, berbatu, kapur tinggi, miskin nutrisi — menunjukkan kemampuan adaptasi yang luar biasa. Ini menjadikan mereka kandidat yang sangat menarik untuk diaplikasikan di lahan-lahan marginal lainnya di Indonesia.Penemuan ini menunjukkan bahwa alam menyimpan solusi alaminya sendiri untuk tantangan pertanian di lahan sulit — kita hanya perlu tahu di mana mencarinya. Potensi Aplikasi di Bidang Pertanian

Indonesia memiliki jutaan hektar lahan marginal — lahan yang secara konvensional dianggap tidak produktif untuk pertanian karena kandungan haranya yang rendah, pH yang tidak ideal, atau ketersediaan air yang terbatas. Selama ini, solusi utama adalah pupuk kimia sintetis yang mahal, berpotensi merusak lingkungan, dan justru bisa memperburuk kondisi tanah dalam jangka panjang.Aktinomiset karst Gorontalo yang ditemukan dalam penelitian ini membuka peluang berbeda: penggunaan pupuk hayati (biofertilizer) berbasis bakteri tanah lokal. Sebagai PGPR, isolat-isolat Streptomyces ini bisa dikembangkan menjadi produk yang disemprotkan atau diinokulasikan ke akar tanaman, memberikan manfaat ganda: meningkatkan ketersediaan fosfor sekaligus memacu pertumbuhan melalui produksi hormon IAA.Kelebihan pendekatan ini dibanding pupuk kimia antara lain: ramah lingkungan, berkelanjutan, biaya produksi yang berpotensi lebih rendah, serta menjaga keseimbangan ekosistem tanah. Dalam konteks pertanian modern yang semakin menekankan keberlanjutan (sustainability), temuan ini sangat relevan.

Persahabatan Akar dan Bakteri

Salah satu temuan menarik dalam penelitian ini adalah bahwa masing-masing isolat aktinomiset ditemukan berasosiasi dengan tanaman inang yang spesifik. RACr ditemukan di rizosfer pakis (Cycas rumphii), RALl di bawah akar lamtoro (Leucaena leucocephala), dan RAIc di rizosfer alang-alang (Imperata cylindrica).Ini bukan kebetulan. Setiap tanaman mengeluarkan eksudat akar — campuran senyawa organik seperti asam amino, gula, dan vitamin — yang komposisinya khas untuk setiap spesies tanaman. Eksudat ini berfungsi seperti "sinyal kimia" yang menarik komunitas mikroba tertentu ke zona akar. Akibatnya, terbentuklah komunitas mikrobial yang spesifik untuk setiap jenis tanaman — sebuah fenomena yang disebut "rhizosphere effect".Pengetahuan tentang hubungan spesifik ini penting untuk pengembangan biofertilizer yang efektif: bakteri yang tepat perlu dicocokkan dengan tanaman yang tepat agar efek promotif pertumbuhan bisa maksimal.

Penutup: Karst Gorontalo, Laboratorium Alam

Penelitian ini adalah pengingat yang elegan bahwa keanekaragaman hayati tidak selalu terlihat dengan mata telanjang. Di balik landscape karst Gorontalo yang tampak tandus dan berbatu, tersimpan kekayaan mikrobiologis yang luar biasa — bakteri-bakteri kecil yang telah beradaptasi selama ribuan tahun dengan kondisi ekstrem, dan dalam prosesnya mengembangkan kemampuan biokimia yang bernilai tinggi bagi manusia.Dengan mengidentifikasi dan memahami aktinomiset lokal ini, para peneliti Universitas Negeri Gorontalo telah mengambil langkah penting menuju pertanian yang lebih berkelanjutan — bukan dengan memaksa lahan sulit untuk menjadi sesuatu yang bukan fitrahnya, melainkan dengan belajar dari dan bekerja bersama alam.Perjalanan dari bukit kapur Gorontalo ke ladang pertanian berkelanjutan masih panjang, tentu. Namun setiap penemuan ilmiah seperti ini meletakkan satu batu bata lagi di jalan itu. Dan batu bata pertama, rupanya, ditemukan di kedalaman 15 sentimeter tanah berbatu di bawah akar lamtoro dan pakis di bukit-bukit Gorontalo.

 Istilah Kunci

• Aktinomiset: Kelompok bakteri tanah berbentuk filamen yang dikenal sebagai penghasil antibiotik dan senyawa bioaktif lainnya.
• Rizosfer: Zona tanah tipis (1–2 mm) yang langsung bersentuhan dengan akar tanaman, merupakan area aktivitas biologis yang sangat tinggi.
• PGPR (Plant Growth-Promoting Rhizobacteria): Kelompok bakteri tanah yang secara langsung maupun tidak langsung memacu pertumbuhan tanaman.
• IAA (Indole-3-Acetic Acid): Hormon auksin yang diproduksi oleh beberapa bakteri tanah, berfungsi merangsang pertumbuhan dan pemanjangan akar tanaman.
• Fosfat-solubilisasi: Kemampuan mikroorganisme untuk melarutkan fosfat dari bentuk yang tidak tersedia menjadi bentuk yang bisa diserap tanaman.
• Karst: Bentang alam yang terbentuk dari pelarutan batuan karbonat (batu kapur), dicirikan oleh tanah tipis dengan kandungan kalsium tinggi.
• 16S rRNA: Gen ribosomal yang digunakan sebagai "barcode molekuler" untuk mengidentifikasi dan mengklasifikasikan bakteri.
• Streptomyces: Genus aktinomiset yang paling terkenal dan paling banyak dipelajari; produsen lebih dari separuh antibiotik alami yang dikenal saat ini.

Penulis: Yuliana Retnowati, Novri Youla Kandowangko, Abubakar Sidik Katili, Wawan Pembengo — Universitas Negeri Gorontalo

Dipublikasikan di: Biodiversitas Journal, Vol. 25 No. 3, Maret 2024