Pelabuhan Tanjung Mas di Semarang memiliki peran strategis sebagai pintu masuk dan keluar bagi berbagai komoditas perdagangan, baik di tingkat regional maupun internasional. Dengan intensitas lalu lintas kapal yang tinggi, ekosistem perairan di pelabuhan ini menghadapi tekanan ekologis yang signifikan. Salah satu konsekuensi dari aktivitas ini adalah proses biofouling yang sangat masif, yang didorong oleh keberagaman mikroorganisme laut, khususnya bakteri. Proses pembentukan biofilm, yang merupakan tahap awal biofouling, sangat relevan dengan keberagaman, kolonisasi, dan adhesi bakteri di lingkungan tersebut. Studi ini bertujuan untuk mengungkap keberagaman bakteri di Pelabuhan Tanjung Mas dan hubungannya dengan biofouling melalui pendekatan 16S rRNA eDNA metabarcoding dan Next-Generation Sequencing (NGS).

Metabarcoding berbasis eDNA menjadi metode yang sangat efektif untuk mengeksplorasi keberagaman mikroorganisme dalam suatu ekosistem. Dengan menargetkan wilayah hiper-variabel V3-V4 dari gen 16S rRNA, analisis ini mampu memberikan gambaran rinci tentang komposisi komunitas mikroba, termasuk taksa yang sulit atau bahkan tidak dapat dibudidayakan di laboratorium. Dalam penelitian ini, sampel air laut diambil dari area perairan Pelabuhan Tanjung Mas. Proses ekstraksi DNA dilakukan untuk mendapatkan DNA lingkungan (eDNA), yang kemudian diperkuat melalui amplifikasi gen 16S rRNA sebelum dilanjutkan ke tahap sekuensing dan konstruksi pustaka.

Hasil analisis sekuens menunjukkan bahwa komunitas bakteri mendominasi ekosistem Pelabuhan Tanjung Mas, dengan Proteobacteria sebagai filum yang paling melimpah (49,38%), diikuti oleh Bacteroidota (8,67%) dan Firmicutes (8,88%). Pada tingkat kelas, Alphaproteobacteria (20,92%) dan Gammaproteobacteria (12,39%) menonjol sebagai kelompok utama. Analisis lebih lanjut pada tingkat ordo dan famili menunjukkan prevalensi Rhodobacterales (10,04%), Chitinophagales (2,53%), Rhizobiales (3,61%), Rhodobacteraceae (5,67%), Saprospiraceae (3,63%), dan Rhizobiaceae (2,15%).

Dominasi taksa yang tidak dapat dibudidayakan mencapai 44,66%, menunjukkan betapa pentingnya penggunaan teknologi molekuler untuk memahami diversitas mikroba secara mendalam. Taksa ini memainkan peran penting dalam siklus nutrien, degradasi bahan organik, stabilitas ekosistem, dan pembentukan biofilm. Hasil ini menyoroti pentingnya Pelabuhan Tanjung Mas sebagai ekosistem unik yang dipengaruhi oleh aktivitas antropogenik sekaligus memiliki kompleksitas ekologis yang signifikan.

Proses biofouling di Pelabuhan Tanjung Mas terkait erat dengan aktivitas bakteri yang beragam dan dinamis. Biofouling dimulai dari pembentukan biofilm yang melibatkan adhesi awal sel mikroba pada substrat, diikuti oleh kolonisasi dan perkembangan komunitas mikroba. Dalam konteks Pelabuhan Tanjung Mas, bakteri dari kelas Alphaproteobacteria dan Gammaproteobacteria menunjukkan kapasitas ekologis yang tinggi dalam beradaptasi dengan tekanan lingkungan, seperti perubahan salinitas, suhu, dan polutan antropogenik. Hal ini mencerminkan fleksibilitas metabolik mereka, yang memungkinkan bakteri-bakteri ini untuk mendominasi dan memengaruhi dinamika ekosistem lokal.

Proteobacteria, sebagai filum dominan, memiliki peran kunci dalam proses biogeokimia di perairan pelabuhan. Kelompok ini dikenal memiliki kemampuan untuk memanfaatkan berbagai sumber karbon organik dan anorganik, sehingga memberikan kontribusi penting pada siklus karbon global. Dalam penelitian ini, genus-genus dalam famili Rhodobacteraceae, seperti Roseobacter, ditemukan melimpah. Genus ini dikenal memiliki peran dalam dekomposisi bahan organik dan pembentukan biofilm, yang merupakan langkah awal dalam proses biofouling.

Bacteroidota dan Firmicutes juga memberikan kontribusi penting terhadap ekosistem Pelabuhan Tanjung Mas. Kelompok Bacteroidota, seperti Chitinophagales, dikenal karena kemampuannya dalam mendegradasi polisakarida kompleks, termasuk kitin yang sering ditemukan di lingkungan laut. Sementara itu, Firmicutes, meskipun lebih kecil proporsinya, memainkan peran dalam fermentasi dan degradasi bahan organik di lingkungan anaerobik. Kedua kelompok ini bersama-sama mendukung fungsi ekosistem dengan menyediakan jalur alternatif untuk siklus nutrien.

Taksa yang tidak dapat dibudidayakan, yang mencakup hampir setengah dari komunitas bakteri yang teridentifikasi, memberikan wawasan baru tentang kompleksitas ekosistem Pelabuhan Tanjung Mas. Kelompok ini mencakup mikroorganisme yang mungkin memiliki kemampuan metabolik unik, seperti degradasi senyawa xenobiotik atau resistensi terhadap kondisi lingkungan ekstrem. Ketidakmampuan untuk membudidayakan mikroorganisme ini di laboratorium menegaskan pentingnya pendekatan molekuler dalam studi ekologi mikroba. Dalam konteks Pelabuhan Tanjung Mas, dominasi taksa yang tidak dapat dibudidayakan ini mencerminkan tekanan ekologis yang kuat akibat aktivitas manusia, termasuk polusi dari bahan bakar kapal, limbah industri, dan pembuangan limbah domestik.

Analisis bioinformatika yang dilakukan menggunakan perangkat lunak QIIME 2 dan DADA2 memungkinkan identifikasi taksonomi mikroorganisme dengan resolusi tinggi. Kombinasi ini memberikan keunggulan dalam mendeteksi keberagaman mikroba dan mengevaluasi kelimpahan relatif masing-masing taksa. Perangkat lunak Phyloseq digunakan untuk memvisualisasikan struktur komunitas mikroba, yang menunjukkan pola distribusi spesifik berdasarkan kondisi lingkungan di Pelabuhan Tanjung Mas. Pola-pola ini memberikan indikasi tentang bagaimana komunitas mikroba merespons tekanan lingkungan, seperti perubahan kualitas air dan keberadaan polutan organik serta anorganik.

Dalam konteks keberlanjutan ekosistem, hasil penelitian ini memberikan implikasi penting untuk pengelolaan lingkungan Pelabuhan Tanjung Mas. Identifikasi keberagaman mikroba dan peran ekologi mereka dapat digunakan untuk merancang strategi mitigasi yang efektif terhadap dampak negatif biofouling. Misalnya, pemanfaatan bakteri tertentu yang memiliki kemampuan untuk mendegradasi bahan organik dapat diterapkan dalam bio-remediasi untuk mengurangi polutan di perairan pelabuhan. Selain itu, pengembangan material anti-fouling berbasis mikroba juga dapat menjadi solusi inovatif untuk mengurangi dampak biofouling pada kapal dan infrastruktur pelabuhan.

Penelitian ini juga membuka peluang untuk eksplorasi lebih lanjut mengenai fungsi ekologi mikroba di ekosistem pelabuhan. Studi metabolomik dan transkriptomik dapat memberikan wawasan lebih dalam tentang mekanisme adaptasi dan interaksi mikroba di lingkungan kompleks seperti Pelabuhan Tanjung Mas. Pendekatan ini akan melengkapi data taksonomi yang telah diperoleh dan membantu memahami dinamika komunitas mikroba dalam konteks ekologi yang lebih luas.

Keberadaan komunitas mikroba yang beragam di Pelabuhan Tanjung Mas tidak terlepas dari pengaruh berbagai faktor lingkungan, termasuk kualitas air, keberadaan substrat organik, dan polutan yang dihasilkan oleh aktivitas manusia. Interaksi kompleks antara mikroba dan lingkungannya menghasilkan adaptasi ekologis yang unik, yang memungkinkan bakteri untuk berkembang dalam kondisi yang sering kali menantang. Perubahan musiman juga dapat memengaruhi komposisi komunitas mikroba, dengan beberapa taksa menunjukkan peningkatan kelimpahan selama musim tertentu, sementara yang lain mungkin mengalami penurunan. Hal ini menunjukkan bahwa komunitas mikroba di Pelabuhan Tanjung Mas tidak hanya dipengaruhi oleh faktor lingkungan statis, tetapi juga oleh dinamika temporal yang memengaruhi ketersediaan sumber daya dan tekanan ekologis.

Penting untuk dicatat bahwa komunitas mikroba di perairan pelabuhan sering kali berfungsi sebagai bioindikator kesehatan ekosistem. Keberagaman mikroba yang tinggi umumnya menunjukkan stabilitas ekosistem yang baik, sementara penurunan keberagaman dapat menjadi tanda awal dari gangguan ekosistem, seperti eutrofikasi atau pencemaran. Dalam kasus Pelabuhan Tanjung Mas, hasil penelitian ini memberikan bukti bahwa ekosistem perairan ini memiliki keberagaman mikroba yang signifikan, meskipun juga menunjukkan tanda-tanda tekanan ekologis akibat aktivitas manusia. Oleh karena itu, penelitian lebih lanjut diperlukan untuk memantau perubahan dalam komunitas mikroba dari waktu ke waktu dan mengidentifikasi faktor-faktor yang dapat meningkatkan atau mengurangi stabilitas ekosistem.

Selain itu, penelitian ini menyoroti pentingnya integrasi teknologi modern dalam studi ekologi mikroba. Pendekatan seperti metabarcoding eDNA tidak hanya memungkinkan identifikasi taksa mikroba dengan presisi tinggi, tetapi juga memberikan wawasan tentang fungsi ekologi mereka dalam konteks yang lebih luas. Teknologi ini juga memungkinkan peneliti untuk mengakses informasi yang sebelumnya tidak tersedia, seperti keberadaan mikroorganisme yang sulit dibudidayakan atau yang mungkin memiliki kemampuan metabolik unik. Dengan demikian, metabarcoding eDNA dan NGS telah membuka jalan bagi pemahaman yang lebih komprehensif tentang ekosistem mikroba di lingkungan laut, termasuk di Pelabuhan Tanjung Mas.

Dalam jangka panjang, hasil dari penelitian ini dapat digunakan sebagai dasar untuk pengembangan kebijakan lingkungan yang lebih baik di Pelabuhan Tanjung Mas. Misalnya, pengelolaan limbah yang lebih efektif dan penerapan teknologi ramah lingkungan dapat membantu mengurangi tekanan ekologis pada ekosistem perairan. Selain itu, hasil penelitian ini juga dapat digunakan untuk mendukung inisiatif konservasi yang bertujuan untuk melestarikan keberagaman mikroba di perairan laut, yang pada akhirnya akan mendukung keberlanjutan ekosistem secara keseluruhan.

Dalam ekosistem laut, mikroorganisme memainkan peran yang sangat penting dalam mendukung fungsi ekosistem, seperti siklus nutrien, dekomposisi bahan organik, dan pengaturan populasi organisme lain melalui interaksi trofik. Oleh karena itu, memahami dinamika komunitas mikroba di lingkungan seperti Pelabuhan Tanjung Mas tidak hanya relevan untuk ilmu pengetahuan dasar, tetapi juga untuk aplikasi praktis dalam pengelolaan sumber daya laut. Penelitian ini, dengan fokusnya pada keberagaman mikroba dan peran ekologi mereka, memberikan kontribusi penting untuk pemahaman ini, sekaligus membuka peluang untuk eksplorasi lebih lanjut di masa depan.

Sumber: Profiling of Seawater Bacterial Diversity in Tanjung Mas Port Using 16S rRNA eDNA Metabarcoding and Next-Generation Sequencing (NGS)

Editor:     Rezekinta Syahputra Sembiring