Ringkasan Buku “I Contain Multitudes” oleh Ed Yong

Saat mendengar kata mikrob dan bakteri disebutkan, mungkin hal yang pertama kali muncul di pikiranmu adalah mahluk kecil jahat yang berusaha untuk mencuri hari-harimu dengan menyerang kesehatan dan memaksamu untuk beristirahat di atas kasur seharian. Tapi apakah kamu tahu jika mikrob, seperti bakteri, merupakan salah satu alasan utama mengapa sistem imun tubuh kita dapat berfungsi? Selain itu, pada tubuh manusia terkandung lebih banyak mikrob daripada sel tubuh manusia sebenarnya.

Mikrob Ada Di Mana Saja dan Membantu Planet Kita untuk Berfungsi

Mikrob sudah ada di Bumi sejak lama. Jika saja 4,5 miliar tahun usia Bumi dianggap seperti satu tahun kalender, maka manusia baru muncul pada tanggal 31 Desember selama 30 menit saja, atau sekitar 5 hari setelah dinosaurus punah. Sementara, dengan perumpamaan yang sama, mikrob sudah menghuni Bumi semenjak bulan Maret lalu. Ya, mereka adalah mahluk yang sangat tua dan sangat berperan dalam membentuk Bumi yang bisa kita huni saat ini.

Istilah mikrob ini sebenarnya mengacu kepada organisme-organisme ber-sel tunggal yang jenisnya sangat beragam; bakteri dan fungi termasuk di dalamnya. Seberapa kecil kah mereka? Saking kecilnya, 1 juta mikrob dapat menempati area seluas kepala jarum peniti. Walaupun ukuran mereka kecil, peran yang mereka mainkan sangatlah signifikan. Mikrob selalu sibuk memecahkan bermacam molekul yang ada di sekitar kita. Berkat proses yang dijalankan oleh mikrob, tanah menjadi subur dan nutrisi, seperti karbon dan nitrogen, dapat menyelesaikan siklus lingkungan (environmental cycles) mereka.

Mikrob juga berperan vital dalam menciptakan atmosfir Bumi. Mereka merupakan salah satu mahluk hidup pertama yang menggunakan mekanisme fotosintesis: sebuah proses di mana sebuah organisme menggunakan energi dari sinar matahari untuk mengonversi karbon dioksida dan air menjadi gula. Lalu mikrob tersebut mengonsumsi gula hasil produksinya yang dalam prosesnya juga menghasilkan oksigen pembentuk atmosfir bumi.

Proses tadi juga telah membentuk fondasi dari siklus karbon yang tanpanya kehidupan tak akan ada: penyerapan karbon dioksida oleh tanaman, dikonsumsinya tanaman oleh hewan, dan dihembuskannya karbon dioksida oleh hewan saat bernafas.

Alasan lain mengapa mikrob merupakan mahluk yang menkjubkan adalah kemampuan mereka untuk beradaptasi terhadap berbagai macam lingkungan. Kamu dapat menemukan mereka di patahan es Antarktika, di antara awan-awan di langit atau menempel di dasar gunung bawah laut yang suhunya dapat mencapai 400° C. Mikrob dapat beradaptasi di lingkungan ekstrem ini karena mereka mampu berkembang dengan sangat cepat. Dengan membentuk sebuah hubungan fisik antara sel satu dengan sel lainnya, bagian-bagian DNA dapat dikirim dan ditambahkan pada sebuah genom. Maka dari itu, mikrob dapat membagikan pengalaman adaptasi dari tetangga mereka dan meneruskannya ke gen-gen baru saat reproduksi berlangsung; ini yang membuat evolusi mikrob berlangsung lebih cepat dari pada proses seleksi alam.

Tiap Manusia Memiliki Banyak Gen-Gen Mikrobial yang Mempengaruhi Perkembangan dan Kehidup Kita

Mikrob-mikrob merupakan penyusun utama dari sel dan gen tubuh manusia. Dari 69 triliun sel- sel yang ada pada tubuh manusia, lebih dari seprauhnya (sekitar 39 triliun) adalah mikrob. Terdapat sekitar 20.000 gen pada genom manusia, tetapi jika kita menyertakan semua gen-gen mikrobial yang kita bawa, angka tersebut akan bertambah menjadi 500 kali lebih besar.

Setiap individu, tak peduli dari spesies apa ia berasal, mempunyai komunitas mikrobial yang unik dan kompleks yang disebut dengan mikrobiom. Setiap bagian dari tubuh memiliki sebuah komunitas yang berbeda, dan walaupun mikrob-mikrob dari tiap individu berbeda, komunitas tersebut ada di tiap bagian untuk melakukan serangkaian fungsi-fungsi yang sama.

Sebuah mikrobiom berfungsi layaknya ekosistem alami lainnya: tiap komunitas memiliki satu mikrob yang bertindak sebagai pemimpin yang dominan untuk memastikan bahwa segala aktivitas berfungsi dengan semestinya. Misalkan, pemimpin mikrob bertugas untuk menyeimbangkan tingkat keasaman pada bagian tubuh tertentu. Karenanya, kesehatan dan perkembangan dari seluruh hewan dan manusia sangat tergantung pada mikrob-mikrob.

Mikrob juga membantu manusia dengan sistem imunitas tubuh. ASI (air susu ibu) mengandung lebih dari 200 jenis nutrisi, dan salah satunya adalah human milk oligosaccharides (HMOs). Namun ternyata bayi tidak mampu mencerna HMO; adanya HMO dalam ASI hanyalah untuk memberi makan satu mikrob spesial di dalam percernaan sang bayi yang bernama B. infantis. Ketika B. infantis mencerna HMOs, ia melepaskan nutrisi dalam bentuk protein yang dapat dicerna oleh sang bayi. Salah satu protein yang dihasilkan adalah anti-inflammatory proteins (protein antiinflamasi) yang berfungsi untuk melapisi usus bayi dan membatu proses kalibrasi sistem imun kita.

Sementara bagi seekor tikus, terdapat sekelompok mikrob-mikrob usus yang bernama Bacteroides thetaiotaomicron. Keberadaan mikrob ini mengaktifkan gen-gen tertentu selama proses perkembangan untuk memastikan bahwa mereka membentuk pembuluh darah yang benar dan mengatur pencernaan mereka agar memiliki mikrob yang tepat untuk menghancurkan racun-racun dan mampu menghasilkan nutrisi.

Adanya Simbiosis Antara Mikrob dengan Hewan Memberikan Beberapa Hewan Kelebihan

Pada sebagian besar wilayah bumi di bagian utara, daun-daun pepohonan akan berubah warna menjadi kuning kemerah-merahan saat musim gugur tiba. Tetapi, saat kamu memperhatikannya dengan cukup teliti, ternyata terdapat daun-daun yang tetap berwarna hijau. Percaya atau tidak, ini disebabkan oleh salah satu dari banyak hubungan yang menakjubkan antara mikrob dengan hewan-hewan tertentu. Dalam kasus ini, penyebabnya adalah kerja sama antara ngengat bernama tentiform leafminer dengan Wolbachia (mikrob yang paling umum ditemukan di bumi). Leafminer berubah menjadi dewasa dengan membentuk kepompong pada daun-daun pepohonan; agar daun tidak gugur dan menggagalkan proses pendewasaan tersebut, leafminer memiliki sebuah mikrob yang dapat memproduksi hormone untuk memastikan bahwa daun tetap hijau dan menempel pada ranting pohon sehingga tak membunuh larva/lundi leafminer.

Hubungan menakjubkan lainnya melibatkan salah satu hewan dalam kelas cephalopod, yakni cumi bobtail dengan sebuah sistem mikrob kompleks yang dapat menciptakan organ yang mampu memancarkan cahaya untuk menjaganya tetap aman saat malam tiba. Hal ini dapat terjadi karena koktail mikrobial tersebut membuat sel-sel lapisan terluar dari cumi-cumi hanya dapat ditinggali oleh sebuah mikrob tertentu yang bernama vibrio fischeri. Dan saat mikrob tersebut menempel, mereka akan disuplai dengan nutrisi agar dapat menyatu dengan cumi bobtail. Mengagumkannya, mikrob-mikrob ini bertindak layaknya sistem pertahanan dari cumi- cumi dengan menghasilkan sebuah pancaran cahaya yang sesuai dengan cahaya rembulan di langit dan secara efektif menyembunyikan cumi bobtail dari para pemangsa yang mengintai di bawah atau sekitarnya. Untuk melihat cara kerja mekanisme pertahanan cumi bobtail lebih detil, silahkan klik di sini.

Karena mikrob dapat hidup di mana saja dan mampu membantu hewan untuk mencerna makanan yang seharusnya tak dapat dicerna, mikrob adalah pembantu umum yang ada di
kerajaan hewan. Bahkan 20% dari seluruh jenis serangga bergantung pada mikrob untuk memberi mereka vitamin, membangun sel-sel, dan menyediakan protein. Contoh, separuh dari berat tubuh rayap diisi oleh mikrob-mikrob pembantu yang dikhususkan untuk mencerna selulosa.

Kita tahu bahwa keberadaan mikrob merupakan hal yang vital bagi mahluk untuk mempertahankan hidupnya, maka tak heran jika mikrob akan selalu diteruskan oleh orang tua kepada keturunannya. Stink bug dari Jepang melakukan ini dengan cara melapisi telur-telurnya dengan sebuah cairan spesial yang mengandung mikrob-mikrob penting. Saat bayi-bayi stink bug menetas, kulit telur tersebut yang kaya akan mikrob akan menjadi santapan pertama mereka. Tak berbeda jauh dengan mikrob yang manusia dapatkan saat meminum ASI untuk pertama kalinya.

Dalam Membangun Persekutuan dengan Mikrob, Keseimbangan harus Dijaga dengan Baik

Faktanya, tak ada yang namanya mikrob baik atau buruk; ini semua tergantung pada lingkungan tempat mikrob tersebut hidup. Contohnya, terdapat jutaan mikrob berbeda yang hidup di usus kita yang membantu untuk mencerna makanan. Namun jika mikrob-mikrob tersebut menempel pada kulit manusia, mereka dapat menyebabkan infeksi terhadap luka dan menyebabkan berbagai macam masalah.

Para petani yang memiliki pengetahuan ini, memanfaatkan mikrob Bacillus thuringiensis (Bt) sebagai pestisida. Saat mikrob Bt melakukan kontak langsung dengan ulat (caterpillar), Bt akan melubangi perut dari serangga sehingga semua bakteri yang terdapat di ususnya terlepas dan mengalir bersama aliran darah dari sang ulat. Secara alami, sistem imun dari ulat terkejut dan tubuh serangga menjadi membengkak. Ini lah alasannya mengapa pelindung yang tepat harus selalu ada di titik-titik vital organ sehingga mikrob dapat selalu berada pada lingkungan yang tepat & tertutup (enclosed environment).

Serangga melakukan perlindungan ekstra ini dengan bantuan dari sel spesial yang bernama bacteriocytes. Bacteriocytes mampu untuk menyembunyikan mikrob dari sistem imun, memagari mikrob dengan enzim-enzim berbahaya dan bahan kimia anti bakteri, namun di saat yang sama memastikan bahwa mikrob-mikrob tersebut mendapatkan nutrisi penting agar tetap hidup.

Untuk hewan yang lebih besar dan kompleks, mekanismenya agak sedikit lebih rumit. Mikrob- mikrob manusia tinggal di sekitar organ alih-alih di dalam organ tersebut. Dengan begitu, tubuh memastikan bahwa hanya mikrob yang tepatlah yang diundang menuju organ kita dengan mengatur kondisi yang tepat. Misalkan, usus kita penuh dengan asam-asam yang sangat kuat (powerful acids) sehingga dalam lingkungan ini hanya bakteri-bakteri tertentu saja yang dapat bertahan.

Mucus (lendir) adalah bentuk perlindungan lain bagi sebagian hewan vertebrata (bertulang belakang). Di dalam lendir terdapat bacteriophages yang merupakan virus yang telah dijinakkan yang mampu membasmi mikrob-mikrob berbahaya yang memasuki tubuh.

Terakhir, terdapat sistem imun yang diprakarsai oleh sel darah putih yang bertugas untuk melakukan patroli pada perbatasan tubuh manusia dan menangkap mikrob-mikrob asing yang menyelinap melalui perbatasan. Jika keadaan darurat muncul, sel darah putih memastikan bahwa antibodi dapat dibangun dan tindakan penanggulangan lain telah dipersiapkan.

Mikrobiom yang Beraneka Ragam Vital untuk Kesehatan dan Sistem Imun

Agar kesehatan kita tetap terjaga, sistem imun tubuh kita harus diatur pada keadaan yang ideal, layaknya termostat. Jika keadaan keluar dari apa yang dianggap ideal, bisa saja “immunostat” tubuh mencapai titik rendah yang berarti sistem imun tubuh hanya akan bereaksi terhadap ancaman besar dan mengabaikan ancaman-ancaman yang tidak signifikan. Pada kondisi tersebut, bisa saja sistem imun tubuh mengacuhkan ancaman yang awalnya terlihat tak berbahaya namun memiliki potensi intuk menjadi penyakit ganas dan menular.

Di sisi lain, “immunostat” dapat menjadi terlalu tinggi yang berarti sistem imun akan menjadi tak terkendali dan dapat melakukan reaksi yang berlebihan dengan menyerang mikrob-mikrob tak berbahaya seperti serbuk sari atau bahkan bakteri baik yang ada pada tubuh. Pada kondisi ini, kamu berisiko untuk terjangkit penyakit alergi.

Paparan terhadap mikrob-mikrob dapat membantu sistem imun kita untuk menyesuaikan diri pada kondisi yang paling tepat. Namun sayangnya, gaya hidup modern cenderung memperkecil kemungkinan kita untuk mendapatkan paparan tersebut. Agar dapat terhindar dari penyakit yang menular dan alergi, sistem imun harus disesuaikan pada level yang tepat sejak dini; ini sering kali terjadi secara natural pada masa kecil saat anak-anak bermain di alam terbuka sehingga mereka terpapar terhadap debu, tanah dan lumpur. Namun saat sang anak tumbuh di area perkotaan yang hampir semua permukaannya telah tertutup oleh semen, maka kemungkinan anak untuk terpapar terhadap mikrob semakin kecil.

Orang-orang kota mandi dengan air yang telah di-disinfeksi, mengonsumsi makanan yang telah terproses, dan cukup jarang melakukan kontak langsung dengan hewan-hewan yang telah dijinakkan. Masyarakat cenderung mengikuti tren gaya hidup yang menaruh perhatian besar pada “kebersihan”. Padahal, untuk menjaga agar sistem imun tetap bekerja dengan optimal, harus terjadi kompetisi yang sehat antar mikrob-mikrob di dalam tubuh. Mengapa? Karena akan lebih sulit bagi mikrob jahat untuk mendirikan sebuah benteng di usumu saat terdapat banyak mikrob-mikrob baik yang tetap aktif untuk berkompetisi mendapatkan nutrisi. Untuk menjaga linkungan mikrob yang optimal, kamu disarankan untuk mengonsumsi menu makanan yang beragam sehingga dapat memikat mikrob-mikrob usus baik yang berbeda. Maka dari itu, sering-seringlah mengonsumsi buah dan sayuran; mereka kaya akan serat yang lebih sulit untuk dicerna dari pada makanan terproses, dan ini akan menarik lebih banyak jenis mikrob.

Memanipulasi Mikrobiom untuk Kebaikan Kita Dapat Mentransformasi Dunia Kesehatan

Jika diperhatikan, akhir-akhir ini tips-tips kesehatan terkesan begitu simpel. Sedang merasa lelah? Konsumsilah beberapa vitamin. Sedang flu atau masuk angin? Minumlah obat ini untuk membunuh virusnya. Sekarang, kita tahu bahwa mikrobiom memainkan peranan penting dalam kehidupan, sangat natural jika kita dapat memanipulasi sistem ini untuk membawa manfaat terhadap kesehatan kita. Akan tetapi, ini lebih mudah untuk dikatakan daripada dilakukan. Mikrobiom dalam lingkungan manusia begitu besar dan kompleks; menambahkan satu jenis mikrob baru ke dalam mikrobiom memiliki kemungkinan yang sangat kecil untuk mempengaruhi mikrobiom tersebut secara keseluruhan.

Misalkan, jika kamu sedang memulai program diet dengan mengonsumsi probiotic yogurt untuk membantu sistem pencernaan, kamu mungkin akan kecewa dengan hasilnya yang tak menggembirakan. Ini karena kultur mikrobial dari yogurt bukanlah mikrob alami dari sistem pencernaan; jadi akan cukup sulit bagi mikrob untuk menghasilkan dampak yang mampu bertahan lama.

Maka dari itu, penulis berpendapat bahwa dengan memperkenalkan mikrobium yang utuh (full microbiome) akan dapat menyelamatkan nyawa.

RePOOPulate adalah sebuah proyek yang dapat membantu manusia untuk menanggulangi penyakit menular mematikan yang disebut dengan Clostridium difficile yang gejalanya meliputi demam, mual dan diare parah. Cukup sulit untuk mencegah kambuhnya penyakit ini, akan tetapi dengan sampel tinja yang sehat dari saudara atau kerabat dekat kita, dokter dapat melakukan transplantasi sistem mikrobial yang ada pada tinja tersebut secara menyeluruh dan menanamkannya pada bagian yang membutuhkan di tubuh pasien untuk mencapai kesembuhan secara total. Untuk mengetahui lebih detil mengenai proyek ini, silahkan klik di sini.

Untuk membuat pengobatan umum lebih tepat sasaran dan efektif, para dokter sedang mencari cara memanipulasi mikrob-mikrob untuk melaksanakan tugas tertentu. Sebagian besar pengobatan, entah itu aspirin atau antibiotic, memiliki dampak yang menjalar ke seluruh tubuh dan mempengaruhi tiap sel di dalam tubuh dengan cara yang sama. Sebaliknya, mikrob berpotensi untuk digunakan secara ter-target (tak memunculkan dampak keseluruh bagian tubuh), dan bahkan sangat mungkin untuk melepaskan mikrob pada dosis tertentu untuk mengobati lokasi tertentu saja.

Di tahun 2014, para peneliti di Harvard Medical Institute mampu melengkapi mikrob E. Coli dengan sebuah genetic switch yang membuat warna mikrob berubah menjadi biru saat ia melakukan kontak langsung dengan antibiotik. Layaknya bel alarm yang berukuran mikroskopis, mikrob tersebut dapat memberi tahu dokter apakah sang pasien telah mengonsumsi pengobatan mereka secara teratur. Penemuan tersebut telah memicu peneliti lain untuk menemukan cara baru dalam memanfaatkan gene switches. Harapannya, bakteri yang telah dimodifikasi dapat berperan sebagai sistem deteksi dini terhadap penyakit dan memberikan peringatan bahkan sebelum gejala-gejala penyakit muncul ke permukaan.

Semoga bermanfaat kawan!