Berkebun di Luar Angkasa: Sistem Tanaman dan Mikroba di Balik Kehidupan Astronaut

MicroCurrent Edisi Special

Hasil kolaborasi Zaffa Shofia Al Widad (Biologi’23) dan Faiqah Suci Vaneria (Mikrobiologi’23)

#MicroFolks, bayangin kalau kalian hidup di luar angkasa

Gak ada udara segar yang bisa langsung dihirup, gak ada tanah subur untuk menanam, dan gak ada sumber air yang mudah ditemukan. Semua kebutuhan dasar harus dipenuhi dari sistem yang terbatas dan tertutup. 

Kedengarannya seperti situasi yang dialami Dr. Ryland Grace di Project Hail Mary, ya?

Namun, di balik kondisi yang serba sulit ini, ada cara untuk menjaga kehidupan tetap berjalan. Bersama tanaman, mikroba menjadi bagian penting dari sistem yang mampu mendaur ulang sumber daya dan menopang kehidupan manusia, bahkan di lingkungan se-ekstrem luar angkasa. 

Sulitnya Hidup di Luar Bumi

Di luar bumi, lingkungan yang dihadapi astronaut jauh dari kondisi ideal.  Mikrogravitasi memengaruhi distribusi air dan nutrien, sementara radiasi dan keterbatasan sumber daya membuat sistem kehidupan menjadi sangat bergantung pada pengelolaan yang efisien. Bahkan, dalam sistem budidaya tanaman di International Space Station (ISS), tanaman diketahui mengalami berbagai bentuk stres seperti pertumbuhan terhambat dan peningkatan kerentanan terhadap patogen (Handy et al., 2021). 

Di sisi lain, keterbatasan suplai dari Bumi membuat sistem pendukung kehidupan konvensional nggak lagi memadai untuk misi jangka panjang. Karena itulah, ilmuwan mulai mencari solusi yang gak cuma bergantung pada mesin dan teknologi, tapi juga memanfaatkan proses biologis alami untuk menjaga kehidupan tetap berjalan (Veronica De Micco et al., 2023).

Ekosistem Mini di Antariksa: Solusi untuk Bertahan Hidup

Untuk menjawab tantangan tersebut, muncullah konsep Bioregenerative Life Support System (BLSS), yaitu  sistem yang meniru cara kerja ekosistem di Bumi dalam skala yang jauh lebih kecil (Veronica De Micco et al., 2023). 

Dalam sistem ini, manusia, tanaman, dan mikroorganisme bekerja seperti sebuah ekosistem mini. Limbah dari manusia diuraikan oleh mikroba, hasilnya dimanfaatkan tanaman, lalu tanaman menghasilkan oksigen dan makanan untuk manusia kembali  (Veronica De Micco et al., 2023). 

Ekosistem Mini di Antariksa: Solusi untuk Bertahan Hidup

Nah, di sinilah mikroba mulai mengambil peran penting, #MicroFolks. Di tengah kondisi luar angkasa yang penuh tekanan, tanaman gak selalu mampu tumbuh secara optimal dan cenderung lebih rentan terhadap stres serta infeksi patogen (Handy et al., 2021). 

Kehadiran mikroba tertentu, khususnya plant growth-promoting bacteria (PGPB), membantu mengatasi keterbatasan ini melalui berbagai mekanisme biologis. PGPB gak hanya mendukung pertumbuhan tanaman, tetapi juga berperan aktif dalam mengatur kondisi lingkungan mikro di sekitarnya (Handy et al., 2021). 

Menariknya, mikroba ini gak cuma membantu tanaman tumbuh, tetapi juga mendukung mereka bertahan di lingkungan luar angkasa yang ekstrem. Beberapa mikroba menghasilkan hormon seperti auksin, membantu penyerapan nutrien melalui pelarutan fosfat dan produksi siderofor untuk pengikatan besi, serta melindungi tanaman dari patogen melalui kompetisi dan produksi senyawa antimikroba. Selain itu, mikroorganisme juga berperan dalam menguraikan limbah organik agar materi tetap berada dalam siklus dan dapat dimanfaatkan kembali  (Handy et al., 2021). 

Dengan demikian, mikroorganisme gak hanya berfungsi sebagai pendukung, tetapi sebagai komponen kunci yang menjaga stabilitas dan keberlanjutan sistem kehidupan di luar angkasa. Keren kan, #MicroFolks?

Relevansi dan Prospek Sistem Bioregeneratif

Pengembangan BLSS bukan sekadar solusi untuk bertahan hidup di antariksa, ia mencerminkan perubahan cara pandang manusia terhadap keberlanjutan. Untuk misi jangka panjang seperti perjalanan ke Mars, ketergantungan pada pasokan dari Bumi bukanlah pilihan yang realistis. Sistem yang mampu mendaur ulang udara, air, dan pangan secara mandiri menjadi satu-satunya jalan yang layak, dan mikroorganisme adalah kunci yang menggerakkan siklus tersebut.

Lebih dari itu, prinsip di balik sistem ini relevan bagi kehidupan di Bumi. Pengetahuan tentang PGPB membuka peluang bagi pertanian berkelanjutan yang lebih hemat sumber daya, sementara konsep closed-loop system dapat menginspirasi model pengelolaan limbah dan air di masa depan. 

Pada akhirnya, belajar bertahan di luar angkasa mengajarkan satu pelajaran penting, kehidupan hanya bisa berkelanjutan jika setiap elemennya termasuk yang terkecil sekalipun diberi peran dalam menjaga keseimbangan sistem.

Glosarium

Istilah	Keterangan
Bioregenerative Life Support System (BLSS)	Sistem yang menggunakan makhluk hidup seperti tanaman dan mikroorganisme untuk menghasilkan kembali udara, air, dan makanan agar dapat digunakan terus-menerus.
Closed-loop system (Sistem tertutup)	Sistem di mana semua sumber daya dipakai ulang, jadi tidak ada yang terbuang sia-sia.
Auksin	Hormon yang membantu tanaman tumbuh, terutama pada akar dan batang.
Siderofor	Senyawa yang dibuat oleh mikroba untuk mengikat dan membantu penyerapan zat besi, agar dapat digunakan oleh tanaman.
Patogen	Mikroorganisme penyebab penyakit, seperti bakteri atau jamur yang dapat merusak tanaman.

Daftar Pustaka

Handy, D., Hummerick, M. E., Dixit, A., Ruby, A., Massa, G. D., & Palmer, A. G. (2021). Identification of Plant Growth Promoting Bacteria Within Space Crop Production Systems. Frontiers in Astronomy and Space Sciences, 8. https://doi.org/10.3389/fspas.2021.735834

Veronica De Micco, Amitrano, C., Mastroleo, F., Aronne, G., Battistelli, A., Eugénie Carnero-Díaz, Stefania De Pascale, Detrell, G., Claude-Gilles Dussap, Ramón Ganigué, Øyvind Mejdell Jakobsen, Poulet, L., Rob Van Houdt, Cyprien Verseux, Vlaeminck, S. E., Willaert, R., & Leys, N. (2023). Plant and microbial science and technology as cornerstones to Bioregenerative Life Support Systems in space. NPJ Microgravity, 9(1). https://doi.org/10.1038/s41526-023-00317-9