Pseudomonas adalah genus bakteri dalam keluarga Pseudomonas. Deskripsi pertama mikroorganisme ini dibuat oleh ahli mikologi Jerman Walter Migula pada tahun 1894.
Bakteri ini ditandai dengan menjadi aerobik dan Gram negatif. Mereka memiliki bentuk batang lurus atau memiliki kelengkungan tertentu. Mereka bergerak karena adanya flagela monotrik (satu flagel) atau multitrikus (beberapa flagela). Flagel cenderung berada dalam posisi kutub.
Gambar bakteri Pseudomonas aeruginosa. Penulis: Janice Haney Carr Penyedia Konten (s): CDC / Janice Haney Carr [Domain publik], melalui Wikimedia Commons.
Sebagian besar spesies dalam genus adalah oksidase dan katalase positif. Ciri lain yang menarik untuk dikenali kelompoknya adalah kandungan GC dalam DNA yang berkisar antara 58 – 72%.
Pseudomonas tidak mengembangkan struktur resistensi, seperti spora. Mereka tidak memiliki kapsul yang mengelilingi dinding atau perluasannya dan sitoplasma (prosteca), yang terdapat pada kelompok bakteri lain.
Studi Pseudomonas telah didekati terutama oleh ahli mikrobiologi Argentina Norberto Palleroni. Peneliti ini mengusulkan untuk memisahkan genus menjadi lima kelompok berdasarkan homologi rRNA.
Saat ini sekitar 180 spesies yang dipisahkan menjadi tiga belas kelompok berbeda telah dikenali. Beberapa dari kelompok ini dikenali oleh produksi pigmen fluoresen yang dikenal sebagai pyoverdin.
Indeks artikel
Karakteristik umum
Distribusi
Karena kapasitasnya yang besar untuk tumbuh di lingkungan yang beragam, genus ini memiliki distribusi ekologi dan geografis di mana-mana. Mereka telah ditemukan di lingkungan terestrial dan perairan. Mereka kemotrofik dan mudah tumbuh pada media kultur agar yang bergizi.
Suhu
Kisaran suhu idealnya adalah 25 -30 ° C. Namun, spesies telah ditemukan tumbuh pada suhu di bawah nol dan lainnya di atas 50 ° C.
penyakit
Di antara spesies yang membentuk genus, ada beberapa yang menyebabkan penyakit pada hewan dan manusia. Demikian pula, banyak spesies bersifat patogen bagi tanaman yang menyebabkan apa yang disebut busuk lunak.
Kegunaan
Spesies lain bisa sangat berguna, karena telah terbukti dapat merangsang pertumbuhan tanaman dan dapat digunakan sebagai pupuk. Demikian juga, mereka dapat mendegradasi senyawa xenobiotik (yang bukan merupakan bagian dari komposisi organisme hidup).
Di antara beberapa xenobiotik yang dapat mendegradasi, hidrokarbon aromatik, klorat dan nitrat menonjol. Sifat-sifat ini membuat beberapa spesies sangat berguna dalam program bioremediasi.
Pewarnaan dan respirasi
Spesies Pseudomonas adalah Gram negatif. Mereka terutama aerobik, jadi oksigen adalah reseptor terakhir untuk elektron dalam respirasi.
Beberapa spesies dapat menggunakan nitrat sebagai akseptor elektron alternatif dalam kondisi anaerobik. Dalam hal ini, bakteri mereduksi nitrat menjadi nitrogen molekuler.
Indo
Semua spesies Pseudomonas adalah katalase positif. Ini adalah enzim yang memecah hidrogen peroksida menjadi oksigen dan air. Sebagian besar bakteri aerob menghasilkan enzim ini.
Dalam kelompok ada spesies oksidase positif dan negatif. Kehadiran enzim ini dianggap berguna dalam identifikasi bakteri Gram negatif.
Sebagian besar spesies mengakumulasi polisakarida glukosa sebagai zat cadangan. Namun, beberapa kelompok mungkin memiliki polihidroksibutirat (PHB), yang merupakan polimer yang merupakan produk asimilasi karbon.
Pigmen
Berbagai spesies Pseudomonas menghasilkan pigmen yang dianggap penting secara taksonomi.
Di antaranya adalah berbagai jenis phenazine. Yang paling umum dari jenis ini adalah pyoacine pigmen biru. Pigmen ini diyakini berkontribusi dalam meningkatkan kemampuan P. aeruginosa untuk menjajah paru-paru pasien dengan cystic fibrosis.
Fenazin lain dapat memberikan pigmentasi hijau atau oranye, yang sangat berguna dalam identifikasi beberapa spesies genus.
Pigmen karakteristik lain dari beberapa kelompok Pseudomonas adalah pyoverdin. Ini memberikan warna hijau kekuningan dan khas dari apa yang disebut Pseudomonas fluorescent.
Pyoverdin sangat penting secara fisiologis karena bertindak sebagai siderofor. Ini berarti dapat menjebak besi yang tidak tersedia dan melarutkannya menjadi bentuk kimia yang dapat digunakan bakteri.
Filogeni dan taksonomi
Pseudomonas pertama kali dijelaskan pada tahun 1894 oleh Walter Migula. Etimologi nama berarti kesatuan palsu. Saat ini 180 spesies diakui dalam kelompok ini.
Genus ini terletak di keluarga Pseudomoneacae dari ordo Pseudomoles. Jenis spesiesnya adalah P. aeruginosa, yang merupakan salah satu yang paling dikenal dalam kelompoknya.
Karakteristik yang digunakan pada prinsipnya untuk menggambarkan genus sangat umum dan dapat dimiliki oleh kelompok bakteri lain.
Belakangan, karakter yang lebih tepat mulai digunakan untuk definisi gender. Ini termasuk: kandungan GC dalam DNA , pigmentasi, dan jenis zat cadangan, antara lain.
Pada tahun 70-an abad ke-20, spesialis kelompok Norberto Palleroni, bersama dengan peneliti lain, melakukan studi tentang RNA ribosom . Mereka menentukan bahwa Pseudomonas dapat dipisahkan menjadi lima kelompok berbeda berdasarkan homologi rRNA.
Dengan menggunakan teknik molekuler yang lebih tepat, ditentukan bahwa kelompok II-V yang dibentuk oleh Palleroni berhubungan dengan kelompok Proteobacteria lainnya. Saat ini hanya kelompok I yang dianggap sesuai dengan Psedomonas senso stricto .
Sebagian besar spesies dalam kelompok ini menghasilkan pyoverdin. Cara pigmen ini dibiosintesis dan disekresikan dapat membantu membedakan spesies satu sama lain.
Grup dalam Pseudomonas senso stricto
Berdasarkan analisis urutan multilokus, telah diusulkan bahwa Pseudomonas akan dipisahkan menjadi lima kelompok:
Kelompok P. fluorescens : sangat beragam dan merupakan spesies saprofit yang ada di permukaan tanah, air dan tanaman. Banyak spesies mendorong pertumbuhan tanaman.
Kelompok P. syringae : terutama terdiri dari spesies yang bersifat fitopatogen. Lebih dari lima puluh patovar (strain bakteri dengan berbagai tingkat patogenisitas) dikenali.
Grup P. putida : spesies dari grup ini ditemukan di tanah, rizosfer berbagai tanaman dan di air. Mereka memiliki kapasitas tinggi untuk memecah zat.
Kelompok P stutzeri : bakteri ini sangat penting dalam siklus nutrisi dan memiliki keragaman genetik yang tinggi.
Kelompok P aeruginosa : pada kelompok ini terdapat spesies yang menempati berbagai habitat, termasuk patogen manusia.
Namun, dalam studi molekuler yang lebih baru diusulkan bahwa genus dipisahkan menjadi tiga belas kelompok yang terdiri dari dua hingga lebih dari enam puluh spesies.
Kelompok terbesar adalah P . fluorescens, yang termasuk jenis spesies yang banyak digunakan dalam program bioremediasi. Spesies lain yang menarik dalam kelompok ini adalah P. mandelii, yang tumbuh di Antartika dan telah terbukti sangat resisten terhadap antibiotik.
Morfologi
Basilnya lurus sampai agak melengkung, lebar 0,5-1 m x panjang 1,5-5 m. Mereka tidak dapat membentuk dan mengakumulasi butiran polihidroksibutirat dalam media kultur nitrogen rendah. Ini membedakan mereka dari bakteri aerobik lainnya.
Amplop sel terdiri dari membran sitoplasma, dinding sel, dan membran luar yang menutupi yang terakhir.
Dinding selnya khas bakteri Gram negatif, tipis dan terdiri dari peptidoglikan. Membran sitoplasma memisahkan sitoplasma dari komponen lain dari selubung sel. Ini dibentuk oleh lapisan ganda lipid.
Membran luar terdiri dari lipid yang disebut lipopolisakarida yang memiliki rantai hidrokarbon. Membran ini merupakan penghalang terhadap lewatnya molekul seperti antibiotik yang dapat menyebabkan kerusakan sel. Di sisi lain, memungkinkan lewatnya nutrisi yang dibutuhkan bakteri untuk berfungsi.
Kemampuan membran luar untuk melewatkan beberapa zat dan yang lainnya tidak, diberikan oleh adanya porin. Mereka adalah protein membran struktural.
Flagela
Flagela dalam genus umumnya terletak pada posisi kutub meskipun dalam beberapa kasus dapat menjadi sub-kutub. Flagela lateral diamati pada beberapa galur P. stutzeri dan spesies lainnya.
Jumlah flagela adalah penting taksonomi. Mungkin ada satu flagel (monoter) atau beberapa (multitrik). Pada spesies yang sama jumlah flagela dapat bervariasi.
Pada beberapa spesies kehadiran fimbriae (tambahan protein lebih tipis dan lebih pendek dari flagel) telah diamati , sesuai dengan evaginasi membran sitoplasma.
Pada P. aeruginosa fimbriae memiliki lebar sekitar 6 nm, dapat ditarik, dan bertindak sebagai reseptor untuk berbagai bakteriofag (virus yang menginfeksi bakteri). Fimbriae dapat berkontribusi pada adhesi bakteri ke sel epitel inangnya.
Lingkaran kehidupan
Spesies Pseudomonas, seperti semua bakteri, berkembang biak dengan pembelahan biner , sejenis reproduksi aseksual .
Pada fase pertama pembelahan biner, bakteri memasuki proses duplikasi DNA. Ini memiliki kromosom melingkar tunggal yang mulai disalin oleh aktivitas enzim replikasi.
Kromosom yang direplikasi menuju ke ujung sel, kemudian septum dihasilkan dan dinding sel baru berasal untuk membentuk dua sel anak.
Berbagai mekanisme rekombinasi genetik telah diamati pada spesies Pseudomonas . Hal ini menjamin terjadinya variabilitas genetik pada organisme reproduktif aseksual.
Di antara mekanisme tersebut adalah transformasi (fragmen DNA eksogen dapat masuk ke dalam bakteri). Lainnya adalah transduksi (pertukaran DNA antara bakteri dengan virus) dan konjungsi (transfer DNA dari bakteri donor ke penerima).
Plasmid
Plasmid adalah molekul DNA sirkular kecil yang terdapat pada bakteri. Ini dipisahkan dari kromosom dan bereplikasi dan mengirimkan secara independen.
Pada Pseudomonas, plasmid memenuhi berbagai fungsi sebagai faktor kesuburan dan ketahanan terhadap berbagai agen. Selain itu, beberapa memberikan kemampuan untuk mendegradasi sumber karbon yang tidak biasa.
Plasmid dapat memberikan resistensi terhadap berbagai antibiotik seperti gentamisin, streptomisin, dan tetrasiklin, antara lain. Di sisi lain, beberapa tahan terhadap agen kimia dan fisik yang berbeda seperti radiasi ultraviolet.
Mereka juga dapat membantu mencegah aksi bakteriofag yang berbeda. Demikian juga, mereka memberikan resistensi terhadap bakteriosin (toksin yang dihasilkan oleh bakteri untuk menghambat pertumbuhan yang serupa).
Habitat
Spesies Pseudomonas dapat berkembang di lingkungan yang berbeda. Mereka telah ditemukan di ekosistem darat dan perairan.
Suhu ideal untuk perkembangan genus ini adalah 28°C, tetapi spesies seperti P. psychrophila dapat tumbuh pada kisaran -1°C hingga 45°C. P. thermotolerans mampu berkembang pada suhu 55 ° C.
Tak satu pun dari spesies genus mentolerir pH lebih rendah dari 4,5. Mereka dapat tumbuh di media yang mengandung ion nitrat amonium sebagai sumber nitrogen. Mereka hanya membutuhkan senyawa organik sederhana sebagai sumber karbon dan energi.
Setidaknya sembilan spesies Pseudomonas telah ditemukan tumbuh di Antartika. Sedangkan spesies P. syringae telah dikaitkan dengan siklus air, hadir di air hujan, salju dan awan.
penyakit
Spesies Pseudomonas dapat menyebabkan berbagai penyakit pada tumbuhan, hewan dan manusia.
Penyakit pada hewan dan manusia
Spesies dari genus umumnya dianggap memiliki virulensi rendah, karena mereka cenderung saprofit. Ini adalah oportunistik dan cenderung menyebabkan penyakit pada pasien dengan resistensi yang rendah terhadap infeksi. Mereka biasanya hadir di saluran kemih, saluran pernapasan, luka, dan darah.
Spesies yang paling banyak menyerang manusia adalah P. aeruginosa . Ini adalah spesies oportunistik yang menyerang pasien imunosupresi, yang menderita luka bakar parah atau sedang menjalani kemoterapi.
P. aeruginosa terutama menyerang saluran pernapasan. Pada pasien dengan bronkiektasis (pelebaran bronkus) menghasilkan dahak dalam jumlah tinggi dan bisa berakibat fatal.
P. entomophila telah ditemukan sebagai patogen Drosophila melanogaster (lalat buah). Ini menyebar melalui konsumsi dan menyerang sel-sel epitel usus serangga, yang dapat menyebabkan kematian.
P. plecoglossicida telah ditemukan sebagai patogen pada ikan ayu ( Plecoglossus altivelis ) . Bakteri tersebut menyebabkan hemoragik asites (penumpukan cairan di rongga peritoneum) pada ikan.
Penyakit tanaman
Spesies fitopatogen Pseudomonas adalah penyebab berbagai macam penyakit. Ini dapat menghasilkan lesi nekrotik atau bintik-bintik pada batang, daun dan buah. Mereka juga dapat menyebabkan penyakit empedu, pembusukan dan infeksi pembuluh darah.
Kelompok P. syringae menyerang terutama di tingkat daun. Misalnya, pada bawang, mereka dapat menghasilkan bintik-bintik pada daun dan busuk umbi.
Di pohon zaitun ( Olea Europea ) spesies P. savastanoi adalah agen penyebab tuberkulosis pohon zaitun, yang ditandai dengan pembentukan tumor. Tumor ini terbentuk terutama pada batang, pucuk, dan terkadang pada daun, buah, dan akar. Mereka menyebabkan defoliasi, penurunan ukuran tanaman dan kemudian kematiannya.
Referensi
- Casado MC, Urbano N, R Díaz dan A Díaz (2015) TBC pohon zaitun: studi in vitro tentang efek fungisida yang berbeda pada enam galur Pseudomonas savastonoi . Prosiding Simposium Expoliva, Jaén, Spanyol, 6 – 8 Mei
- Hesse C, F Schulz, C Bull, BT Shaffer, Q Yan, N Shapiro, A Hassan, N Varghese, L, Elbourne I Paulsen, N Kyrpides, T Woyke dan J Loper (2018) Sejarah evolusi berbasis genom Pseudomonas spp . Mikrobiologi Lingkungan 20: 2142-2159.
- Higuera-Llantén S, F Vásquez-Ponce, M Núñez-Gallego, M Palov, S Marshall dan J Olivares-Pacheco (2018) Karakterisasi fenotipik dan genotipe dari strain hiperproduksi alginat yang resisten multiantibiotik baru dari Pseudomonas mandelii yang diisolasi di Antartika. Biol Kutub 41: 469-480.
- Luján D (2014) Pseudomonas aeruginosa : musuh yang berbahaya. Acta Bioquím Clín. Amerika Latin. 48 465-74.
- Nishimori E, K Kita-Tsukamoto dan H Wakabayashi (2000) Pseudomonas plecoglossicida sp. nov., agen penyebab asites hemoragik bakteri ayu, Plecoglossus altivelis . Jurnal Internasional Mikrobiologi Sistematis dan Evolusi. 50: 83–89.
- Palleroni NJ dan M Doudoroff (1972) Beberapa sifat dan sub-divisi taksonomi dari genus Pseudomonas . annu. Pdt. Fitopatol. 10: 73-100.
- Palleroni, N (2015) Pseudomonas . Dalam: Whitman WB (editor) Bergey’s Manual of Systematics of Archaea and Bacteria. John Wiley & Sons, Inc., bekerja sama dengan Bergey’s Manual Trust.