Part 2: Mikroplastik sebagai Ancaman Serius terhadap Lingkungan dan Kesehatan
MicroCurrent Edisi Special kolaborasi Archaea x HMTL
Ditulis oleh Faiqah Suci Vaneria, Kayla Vajira Susanto, & Rizqy Aprillianingrum (Archaea’23) serta Veronica Michelle Lie & Junot Hergifathi Rizki (Archaea’24)
Tahukah kamu bahwa mikroplastik tidak hanya mencemari lingkungan, tetapi juga menjadi rumah bagi berbagai mikroorganisme, termasuk bakteri patogen dan pembawa gen resistensi antibiotik?
Mengenal Plastiphere : Kehidupan Mikroba di Permukaan Plastik
Plastisphere adalah komunitas mikroorganisme yang hidup dan membentuk biofilm pada permukaan plastik, terutama mikroplastik di lingkungan perairan. Ketika plastik terpapar sinar UV, perubahan suhu, dan proses pelapukan lainnya, permukaannya menjadi lebih mudah dikolonisasi oleh berbagai mikroba. Di habitat unik ini, bakteri, jamur, alga, hingga archaea dapat tumbuh dan berinteraksi satu sama lain.
Keberadaan plastisphere menjadi perhatian karena dapat menjadi tempat akumulasi patogen dan gen resistensi antibiotik. Namun di sisi lain, beberapa mikroorganisme dalam plastisphere juga memiliki potensi untuk membantu proses degradasi plastik. Oleh karena itu, plastisphere menjadi salah satu fenomena mikrobiologi yang penting untuk dipahami di tengah meningkatnya pencemaran plastik global.
Bagaimana Plastisphere Terbentuk?
Sampah plastik yang ada di lingkungan lama-kelamaan akan mengalami penuaan dan fragmentasi akibat adanya radiasi ultraviolet (UV), fluktuasi suhu, gaya mekanik, dan lainnya, yang akhirnya membentuk mikroplastik. Pembentukan biofilm pada mikroplastik dimulai dengan terjadinya pelekatan awal mikroorganisme, yaitu bakteri planktonik, ke permukaan plastik. Mikroplastik yang telah terpapar sinar UV dalam waktu lama cenderung lebih mudah membentuk biofilm karena permukaannya menjadi lebih kasar sehingga mikroba dapat menempel dengan lebih mudah. Setelah menempel, mikroorganisme menghasilkan zat polimer ekstraseluler (EPS) yang terdiri atas polisakarida, protein, lipid, dan DNA ekstraseluler. Lapisan EPS ini bertindak sebagai pelindung mikroba dalam biofilm dari tekanan lingkungan, membantunya semakin melekat pada permukaan mikroplastik, serta menciptakan gradien nutrisi bagi pertumbuhan mikroba. Seiring semakin memasuki tahap pematangan biofilm, strukturnya yang kompleks mendukung terjadinya berbagai interaksi mikroba dan transfer gen horizontal, termasuk gen resistensi antibiotik. Pada tahap akhir yaitu tahap penyebaran, mikroba dalam biofilm akan terlepas lalu memulai penempelan dan siklus biofilmnya kembali di permukaan baru sehingga berkontribusi pada penyebaran mikroba dan gen resistensi antibiotik (Zhang et al., 2025).
Mengapa Patogen dan ARGs Terakumulasi pada Plastisphere?
Patogen dan Antibiotic Resistance Genes (ARGs) cenderung terakumulasi pada plastisphere karena permukaan mikroplastik menyediakan tempat yang ideal bagi mikroorganisme untuk menempel dan membentuk biofilm. Mikroplastik bersifat hidrofobik, tahan lama, dan memiliki luas permukaan yang besar sehingga lebih mudah dikolonisasi oleh bakteri dibandingkan partikel alami di lingkungan. Setelah menempel, mikroorganisme menghasilkan lapisan pelindung (biofilm) yang membantu mereka bertahan dari sinar UV, kekurangan nutrien, maupun bahan disinfektan (Zhang et al., 2025).
Biofilm ini juga mampu menangkap antibiotik, logam berat, dan berbagai polutan lain yang menciptakan tekanan seleksi sehingga bakteri yang membawa gen resistensi lebih mudah bertahan dan berkembang. Kepadatan sel yang tinggi di dalam biofilm meningkatkan peluang pertukaran materi genetik, termasuk ARGs, antar bakteri. Akibatnya, bakteri patogen oportunistik seperti Vibrio, Pseudomonas, dan Acinetobacter sering ditemukan dalam jumlah lebih tinggi pada plastisphere dibandingkan di air sekitarnya (Zhang et al., 2025).
Mikroba Pemakan Plastik: Solusi Ajaib atau Masih Jauh?
Beberapa mikroorganisme diketahui mampu membantu proses biodegradasi plastik, meskipun prosesnya tidak secepat yang sering dibayangkan. Salah satu contoh yang paling dikenal adalah Ideonella sakaiensis, bakteri yang mampu memanfaatkan plastik PET sebagai sumber karbon dan energi. PET merupakan jenis plastik yang banyak digunakan pada botol minuman dan kemasan makanan. Bakteri ini menghasilkan enzim PETase dan MHETase yang bekerja secara bertahap untuk memecah rantai PET menjadi senyawa yang lebih sederhana. Selain itu, beberapa bakteri lain seperti Pseudomonas, Bacillus, dan Rhodococcus, serta beberapa jamur penghasil enzim laccase, cutinase, dan esterase juga dilaporkan memiliki potensi dalam membantu degradasi plastik tertentu (Yoshida et al., 2016; Palm et al., 2019; Dhali et al., 2024).
Dalam plastisphere, mikroba dapat menempel pada permukaan mikroplastik, membentuk biofilm, lalu menghasilkan enzim yang berinteraksi langsung dengan permukaan plastik. Biofilm membantu mikroba bertahan lebih lama dan membuat proses pemecahan plastik menjadi lebih memungkinkan. Namun, biodegradasi plastik oleh mikroba belum dapat dianggap sebagai solusi instan, ya, #MicroFolks. Banyak penelitian masih dilakukan dalam kondisi laboratorium yang terkontrol, sedangkan kondisi lingkungan nyata jauh lebih kompleks karena dipengaruhi suhu, pH, salinitas, jenis plastik, zat aditif, dan polutan lain. Oleh karena itu, mikroba pengurai plastik berpotensi menjadi bagian dari strategi bioremediasi, tetapi tetap perlu didukung oleh pengurangan penggunaan plastik, pengelolaan limbah yang baik, dan teknologi daur ulang.
Bagaimana Platishpere Memengaruhi Ekosistem dan Kesehatan Manusia?
Plastisphere dapat memengaruhi keseimbangan ekosistem perairan dengan mengubah proses biogeokimia yang dijalankan oleh mikroorganisme. Komunitas mikroba yang menempel pada mikroplastik berperan dalam siklus karbon dan nitrogen melalui aktivitas dekomposisi, nitrifikasi, dan denitrifikasi. Mikroplastik yang dapat bertahan lama dan berpindah habitat memungkinkan plastisphere juga berfungsi sebagai substrat baru yang memungkinkan penyebaran mikroorganisme ke wilayah yang sebelumnya tidak dapat mereka kolonisasi. Selain itu, mikroplastik yang telah ditumbuhi oleh biofilm dapat menjadi bahan konsumsi plankton, ikan, kerang, dan organisme akuatik lainnya sehingga masuk ke rantai makanan dan berpotensi untuk mengganggu kesehatan serta keseimbangan ekosistem perairan (Jacquin et al. 2019; Zettler et al. 2013).
Selain dampak buruknya pada lingkungan, plastisphere juga berpotensi memengaruhi kesehatan manusia. Mikroplastik yang terakumulasi dalam pengelolaan seafood maupun air minum dapat membawa berbagai mikroorganisme, termasuk patogen oportunistik dan ARGs, ke dalam tubuh manusia. Biofilm pada permukaan mikroplastik memberikan perlindungan bagi mikroba sehingga meningkatkan peluang mereka untuk bertahan dan tersebar dalam jarak yang jauh. Oleh karena itu, plastisphere dipandang sebagai salah satu jalur potensi di balik penyebaran patogen dan resistensi antibiotik secara global, sehingga keberadaannya harus menjadi perhatian penting dalam bidang kesehatan lingkungan serta keamanan pangan (Bank & Hansson, 2019).
Daftar Pustaka
Dhali, S. L., Saha, S., Rashid, M. M., Islam, M. S., & Islam, M. R. (2024). Recent trends in microbial and enzymatic plastic degradation: A solution for plastic pollution predicaments. Discover Applied Sciences, 6, Article 453. https://doi.org/10.1186/s44316-024-00011-0
Knott, B. C., Erickson, E., Allen, M. D., Gado, J. E., Graham, R., Kearns, F. L., Pardo, I., Topuzlu, E., Anderson, J. J., Austin, H. P., Dominick, G., Johnson, C. W., Rorrer, N. A., Szostkiewicz, C. J., Copié, V., Payne, C. M., Woodcock, H. L., Donohoe, B. S., Beckham, G. T., & McGeehan, J. E. (2020). Characterization and engineering of a two-enzyme system for plastics depolymerization. Proceedings of the National Academy of Sciences, 117(41), 25476–25485. https://doi.org/10.1073/pnas.2006753117
Palm, G. J., Reisky, L., Böttcher, D., Müller, H., Michels, E. A. P., Walczak, M. C., Berndt, L., Weiss, M. S., Bornscheuer, U. T., & Weber, G. (2019). Structure of the plastic-degrading Ideonella sakaiensis MHETase bound to a substrate. Nature Communications, 10, Article 1717. https://doi.org/10.1038/s41467-019-09326-3
Yoshida, S., Hiraga, K., Takehana, T., Taniguchi, I., Yamaji, H., Maeda, Y., Toyohara, K., Miyamoto, K., Kimura, Y., & Oda, K. (2016). A bacterium that degrades and assimilates polyethylene terephthalate. Science, 351(6278), 1196–1199. https://doi.org/10.1126/science.aad6359