Courtesy of QuantaMagazine

Membongkar Rahasia Biofilm: Dari Sel Tunggal Menjadi Komunitas Hidup yang Rumit

Menjelaskan bagaimana interaksi fisik antara sel-sel bakteri menghasilkan bentuk dan struktur biofilm yang kompleks.

21 Apr 2025, 07.00 WIB

96 dibaca

Ikhtisar 15 Detik

Biofilm adalah contoh emergensi di mana sel-sel individu berkolaborasi untuk membentuk struktur yang lebih kompleks.
Geometri dan bentuk biofilm sangat penting untuk kesehatan dan kelangsungan hidup sel di dalamnya.
Penelitian tentang biofilm dapat memberikan wawasan tentang langkah awal kehidupan multiseluler di Bumi.

Atlanta, Georgia, United States - Biofilm adalah komunitas mikroba yang hidup di permukaan padat dan memiliki sifat emergen yang menarik perhatian para ilmuwan. Peter Yunker, seorang ahli biofisika, tertarik untuk memahami bagaimana interaksi antara bakteri individu menghasilkan struktur biofilm yang lebih tinggi. Penelitian di laboratoriumnya di Georgia Institute of Technology menghasilkan peta topografi rinci dari permukaan tiga dimensi biofilm yang sedang tumbuh.

Penelitian ini menunjukkan bahwa bentuk dan geometri biofilm sangat dipengaruhi oleh hukum fisika, seperti metabolisme sel dan difusi nutrisi. Lars Dietrich dari Columbia University menemukan bahwa dalam biofilm setebal 50 mikrometer, kadar oksigen di bagian dalam menurun drastis, mempengaruhi metabolisme dan kelangsungan hidup sel. Yunker dan timnya menemukan bahwa sudut kontak perimeter biofilm adalah faktor terpenting dalam pertumbuhan dan kebugaran biofilm.

Penelitian ini memberikan wawasan tentang bagaimana interaksi fisik antara sel-sel bakteri menghasilkan bentuk dan struktur biofilm yang kompleks. Hasil penelitian ini memiliki implikasi untuk memahami bagaimana sekelompok sel individu menjadi satu individu multiseluler. Para ahli berharap penelitian ini dapat membantu memprediksi bentuk akhir organisme berdasarkan interaksi sel-ke-sel.

--------------------

Analisis Kami: Penemuan bahwa geometri lokal dan sudut kontak di tepi biofilm memiliki peran krusial dalam pertumbuhan dan kelangsungan hidup komunitas sel sangat membuka perspektif baru di bidang biologi seluler dan fisika. Ini menunjukkan bahwa pendekatan interdisipliner yang menggabungkan fisika dan biologi sangat dibutuhkan untuk memahami kehidupan kolektif yang kompleks.

--------------------

Analisis Ahli:

Stuart Newman: Karakteristik multiselularitas sangat dipengaruhi oleh hukum fisika, menunjukkan pentingnya aspek fisik dalam evolusi kehidupan.

Omaya Dudin: Memahami bentuk sel dan strukturnya sama pentingnya dengan genom, karena bentuk memberikan petunjuk tentang fungsi dan evolusi.

Iñaki Ruiz Trillo: Kemampuan sel untuk berkooperasi dan bersosialisasi merupakan ciri penting dalam ekologi seluler.

Lars Dietrich: Struktur biofilm memengaruhi distribusi nutrisi dan oksigen yang penting bagi kelangsungan hidup sel di dalam komunitas.

Ming Guo: Studi geometri lokal sel bisa membuka jalan untuk model yang bisa memprediksi bentuk akhir organisme dari interaksi sel ke sel.

--------------------

What's Next: Penelitian di masa depan kemungkinan besar akan menghasilkan model terpadu yang dapat memprediksi bentuk akhir organisme multiseluler berdasarkan interaksi mekanis dan biokimia antar sel pada tingkat mikroskopis.

Referensi:
[1] https://www.quantamagazine.org/how-a-biofilms-strange-shape-emerges-from-cellular-geometry-20250421/

Pertanyaan Terkait

Apa itu biofilm dan bagaimana cara kerjanya?

Biofilm adalah komunitas mikroba yang terikat pada permukaan padat dan dapat berfungsi sebagai satu kesatuan. Mereka memiliki sifat emergent yang muncul dari interaksi antara sel-sel individu.

Siapa Peter Yunker dan apa fokus penelitiannya?

Peter Yunker adalah seorang fisikawan biologi yang mempelajari interaksi antara bakteri dalam biofilm di Georgia Institute of Technology. Ia tertarik pada bagaimana interaksi ini menghasilkan struktur biofilm yang kompleks.

Mengapa bentuk dan geometri biofilm penting dalam penelitian?

Bentuk dan geometri biofilm penting karena mempengaruhi kemampuan biofilm untuk mendapatkan nutrisi dan oksigen. Struktur ini juga dapat menentukan kesehatan dan kelangsungan hidup sel di dalam biofilm.

Apa dampak dari pertumbuhan biofilm terhadap distribusi nutrisi?

Pertumbuhan biofilm dapat menyebabkan masalah distribusi nutrisi, di mana sel-sel di bagian dalam mungkin kekurangan oksigen dan nutrisi. Hal ini dapat mempengaruhi laju pembelahan sel dan kelangsungan hidup mereka.

Bagaimana interaksi antara sel mempengaruhi struktur biofilm?

Interaksi antara sel dalam biofilm dapat mempengaruhi bentuk dan struktur biofilm secara keseluruhan. Ini menunjukkan bahwa sifat fisik biofilm dapat muncul dari interaksi sederhana antara sel-sel individu.