MIKROBIOLOGI TANAH

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Secara garis besar mikroorganisme memiliki habitat tersendiri sesuai dengan kondisi yang dibutuhkan oleh mikroorganisme tersebut untuk mempertahankan sistem biologisnya atau di kenal dengan sistem biologi global. Sistem ini berada dalam lingkaran biosfer dan memiliki satu satuan ekologi yang saling berinteraksi antara mikroorganisme yang satu dengan yang lain yang dinamakan dengan interaksi ekosistem. Populasi mikroorganisme dalam ekosistem saling berinteraksi yang membantu memecahkan produk-produk organik yang komplek dalam bentuk sisa hewan, tumbuh-tumbuhan dan organik lain yang di istilahkan dengan organisme decomposer (Anonimus, 2007).

Organisme atau mikroorganisme decomposer dapat hidup dan ditemukan pada berbagai tempat yaitu ada yang berdiam sementara ddisebut dengan transient dan ada pula yang hidup permanen dalam berbagai tingkat generasi walaupun dalam kondisi yang tidak menguntungkan dinamakan dengan indigenous. Kebanyakan mikroorganisme dapat hidup pada habitat-habitat yang menguntungkan baginya seperti hidup di tanah, air, udara, dan makanan. Mikroorganisme yang hidup pada tanah dapat ditemukan dalam dua bentuk yaitu ada yang pathogen ( berbahaya) pada manusia dan hewan dan apathogen (tidak berbahaya) (Waluyo, 2009).

Baik secara langsung maupun tidak langsung, bahan buangan dan jasad dari manusia dan hewan, serta jaringan tumbuh-tumbuhan di buang atau di kubur dalam tanah. Setelah beberapa lama, bahan-bahan tersebut akan diuraikan menjadi komponen organik dan beberapa komponen anorganik tanah, penguraian tersebut dilakukan oleh mikroorganisme yaitu penguraian bahan organik menjadi substansi yang menyediakan nutrien bagi dunia tumbuhan. Tanpa aktifitas mikroorganisme tersebut segala ativitas di muka bumi ini lambat laun akan terhambat (Michael dan Chan, 1988).

TINJAUAN KEPUSTAKAAN

Tanah

Mikrobiologi tanah adalah bagian disiplin mikrobiologi yang mempelajari kehidupan, aktivitas, dan peranan mikroorganisme di dalam tanah. Tanah merupakan lingkungan kompleks yang ditempati mikroorganisme beraneka ragam. Ciri-ciri lingkungan tanah bervariasi menurut letak dan iklimnya. Tanah juga memiliki kedalaman, sifat-sifat fisik, komposisi kimiawi dan asal yang berbeda. Komposisi tanah terdiri dari materi nonorganik 45% ( Si, Al, Fe, Ca, Mg, K, Na, P, dan lain-lain), materi organik 5 % (karbohidrat, protein, lipid, dan lain-lain), air (25 %) dan udara (25 %). sementara organisme di tanah terdiri dari vertebrata, invertebrata,dan mikroorganisme (Waluyo, 2009).

Golongan-golongan utama yang menyusun populasi mikroorganisme tanah terdiri atas prokariotik (bakteri dan actinomycetes, fungi, algae), mikrofauna (protozoa dan archezoa), mezofauna (nemathoda) makrofauna (semut, cacing tanah, dan lainnya), dan mikrobiota (mycoplasma, virus, viroid dan prion). Tetapi mikrobiologi tanah memfokuskan pada bakteri, jamur, dan virus yang terdapat pada tanah.

Dipermukaan tanah terdapat mikroorganisme dalam jumlah dan variasi yang banyak. Hal tersebut karena permukaan tanah mengandung banyak sumber makanan dari tumbuhan dan hewan. Biota tanah membentuk sistem berdasarkan energi dan sumber yang dihasilkan dari proses dekomposisi tumbuhan dan hewan. Dekomposer primer tanah adalah bakteri dan jamur. Dekomposer mengurai, mendaur ulang energi, karbon, dan nutrisi dalam tumbuhan dan hewan mati menjadi bentuk yang dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan. Karena itu, mikroorganisme memegang peran penting dalam proses kehidupan di bumi (Ahira, 2011).

Menurut Waluyo (2009) penyebaran mikroorganisme di tanah dipengaruhi oleh faktor pH dan suhu tanah. Penyinaran (radiasi) dari matahari juga berpengaruh besar terhadap kehidupan mikroorganisme di dalam tanah.

Peran mikroorganisme

Mikroorganisme tanah ada yang menguntungkan ada yang merugikan. Contoh peran yang menguntungkan adalah dalam siklus biogeokimia. Sedangkan peran merugikan diantaranya sebagai patogen pada manusia, hewan, dan tumbuhan.

Peranan mikroorganisme tanah dalam proses biogeokimia diantaranya adalah dalam siklus karbon dan siklus nitrogen. Pada siklus karbon, mikroorganisme mengubah sisa-sisa jasad tumbuhan dan hewan menjadi karbondioksida dan bahan organik tanah yang disebut humus. Humus meningkatkan kapasitas tanah untuk menampung air, menyediakan nutrisi untuk tumbuhan dan mendukung pembentukan tanah. Pada siklus nitrogen terjadi beberapa reaksi/proses yaitu:1) amonifikasi, 2) nitrifikasi 3) denitrifikasi, 4) fiksasi nitrogen. Mikroorganisme yang berperan dalam proses fiksasi nitrogen seperti: Azotobacter, Beijerinckia, Clostridium, Klebsiella, Enterobacter, Bacillus, Rhodospirillum, Chlorobium, Cyanobacteria, populasi tertinggi ditemukan adalah Rhizobium sp (Brock dan Madiqan, 1991)

Beberapa jamur yang biasa ditemukan pada tanah diantaranya adalah Penicillium sp., Trichoderma harzianum., Rhizopus sp., Humicola sp., Fusarium sp., Phytophthora infestans., dan Aspergillus sp. Jamur tanah merupakan salah satu mikroorganisme yyang paling banyak ditemui di tanah. Kebanyakan jamur pathogen terhadap tanaman (Purwantisari dan Rini, 2009).

Spesies Aspergillus merupakan jamur yang umum ditemukan di tanah. Meskipun terdapat lebih dari 100 spesies, jenis yang dapat menimbulkan penyakit pada manusia ialah Aspergillus flavus, Aspergillus niger, dan Aspergillus fumigatus yang semuanya menular dengan transmisi inhalasi. Umumnya Aspergillus akan menginfeksi paru-paru. Aspergillus dapat menyebabkan banyak penyakit pada manusia, bisa jadi akibat reaksi hipersensitivitas atau invasi langsung. Penyakit yang ditimbulkan diantaranya adalah aflatoxicosis, aspergillosis, dan aspergillosis.

Mikroorganisme Tanah Yang Pathogen

Kebanyakan mikroorganisme disini bersifat apatogen bagi manusia. Beberapa mikroorganisme dapat bertahan melalui adanya ekskreta atau kadaver. Bakteri patogen yang terdapat di tanah antara lain: Clostridium tetani, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, dan Bacillus anthracis.

1. Clostridium tetani

C. tetani termasuk dalam bakteri Gram positif, anaerob obligat, dapat membentuk spora, dan berbentuk drumstick. Spora yang dibentuk oleh C. tetani ini sangat resisten terhadap panas dan antiseptik. Ia dapat tahan walaupun telah di autoklaf (1210C, 10-15 menit) dan juga resisten terhadap fenol dan agen kimia lainnya. Bakteri C. tetani ini banyak ditemukan di tanah, kotoran manusia dan hewan peliharaan dan di daerah pertanian. Umumnya, spora bakteri ini terdistribusi pada tanah dan saluran penceranaan serta feses dari kuda, domba, anjing, kucing, tikus, babi, dan ayam. Ketika bakteri tersebut berada di dalam tubuh, ia akan menghasilkan neurotoksin (sejenis protein yang bertindak sebagai racun yang menyerang bagian sistem saraf). C. tetani menghasilkan dua buah eksotoksin, yaitu tetanolysin dan tetanospasmin. Fungsi dari tetanoysin tidak diketahui dengan pasti, namun juga dapat memengaruhi tetanus. Tetanospasmin merupakan toksin yang cukup kuat. Perkiraan dosis mematikan minimal dari kadar toksin (tenospamin) adalah 2,5 nanogram per kilogram berat badan manusia.

Tempat masuknya kuman penyakit ini bisa berupa luka yang dalam yang berhubungan dengan kerusakan jaringan lokal, tertanamnya benda asing atau sepsis dengan kontaminasi tanah, lecet yang dangkal dan kecil atau luka geser yang terkontaminasi tanah, trauma pada jari tangan atau jari kaki yang berhubungan dengan patah tulang jari dan luka pada pembedahan.

Masa inkubasi tetanus umumnya antara 3-12 hari, namun dapat singkat 1-2 hari dan kadang lebih satu bulan. makin pendek masa inkubasi makin buruk prognosis. Terdapat hubungan antara jarak tempat masuk kuman Clostridium tetani dengan susunan saraf pusat, dengan interval antara terjadinya luka dengan permulaan penyakit; makin jauh tempat invasi, masa inkubasi makin panjang. Penyakit ini khas dengan adanya tonik pada ototv seran lintang, biasanya dimulai dari daerah sekitar perlukaan, kemudian otot-otot pengunyahan, sehingga akan mengalami kesukaran dalam mengunyah.

2. Clostridium botulinum

C. botulinum ditemukan dimana-mana, dalam tanah, sedimen didasar laut, usus dan kotoran binatang. C. botulinum adalah bakteri anaerobik, Gram positif, membentuk spora, berbentuk batang dan relatif besar. Spora bakteri dapat terhirup atau termakan, atau dapat menginfeksi luka terbuka. Walaupun demikian bakteri dan sporanya tidak berbahaya. Gejala botulism disebabkan oleh toksin yang diproduksi oleh bakteri tersebut. Toksin botulism merupakan toksin yang berbahaya, dengan dosis mematikan 200-300 pg/kg, yang berarti bila melebihi 100 gram dapat membunuh setiap manusia didunia (Anonimus 2006a).

Terdapat tujuh strain botulism, masing masing memproduksi protein yang berpotensi sebagai neurotoxin. Tipe A, B, E dan F menyebabkan botulism pada manusia. Tipe C-alpha menyebabkan botulism pada unggas domestik dan liar. Tipe C-beta dan D menyebabkan botulism pada ternak. Tipe ketujuh dari botulism, strain G, telah diisolasi dari contoh tanah, tetapi jarang dan belum menunjukkan hubungan yang menyebabkan botulism manusia atau binatang. Tipe A dan beberapa tipe B dan tipe F mendekomposisikan protein binatang dan menyebabkan bau dari makanan yang membusuk, dan daging busuk.

Tipe E dan beberapa tipe B,C, D dan F tidak proteolytic (mereka tidak mencerna protein binatang). Ketika muncul, tipe botulism ini tidak dapat terdeteksi dengan bau yang kuat (Anonimus 2006b).

Bakteri clostridium merupakan bakteri yang heat resistant dan dapat bertahan dari perebusan yang lama. Untuk menghancurkan spora yang ada, makanan harus dipanaskan hingga temperatur 120oC atau lebih, seperti dalam penggunaan pressure cooker. Racun yang diproduksi oleh bakteri dapat dihancurkan oleh panas. Untuk menghancurkan toxin yang bersumber dari makanan, makanan harus dipanaskan hingga 85ºC atau lebih selama lima menit, atau merebus sedikitnya selama 10 menit.

Bakteri botulinum akan berbahaya bila aktif secara metabolisme dan memproduksi racun botulinus. Dalam keadaan spora, botulinum tidak berbahaya. Panas dapat memungkinkan spora aktif dan berkecambah dan panas juga dapat membunuh bakteri lain yang menjadi saingan dengan Clostridium Botulinum dalam mendapatkan host (Anonimus 2006a).

Waktu inkubasi C. botulinum adalah 12 sampai 36 jam. Gejala klinis yang disebabkan intoksikasi diantaranya adalah gangguan pencernaan akut yang diikuti oleh pusing-pusing dan muntah-muntah, bisa juga diare, lelah, pening dan sakit kepala. Gejala lanjut konstipasi, kesulitan menelan dan berbicara, lidah bisa membengkak dan tertutup, beberapa otot lumpuh, dan kelumpuhan bisa menyebar kehati dan saluran pernafasan. Kematian bisa terjadi dalam waktu tiga sampai enam hari (Siagian 2002). Menurut Bayrak AO and Tilky HE (2006), gejala klinis akan muncul 2- 36 jam setelah mengkonsumsi makanan yang terkontaminasi C. Botulinum (Anonimus, 2011).

3. Clostridium perfringens

C. perfringens secara luas dapat ditemukan dalam tanah dan merupakan flora normal dari saluran usus manusia dan hewan-hewan tertentu. Bakteri ini dapat tumbuh cepat pada makanan yang telah dimasak dan menghasilkan enterotoksin yang dapat mengakibatkan penyakit diare. Sayuran dan buah-buahan akan terkontaminasi sporanya melalui tanah. Makanan asal hewan (daging dan olahannya) akan terkontaminasi melalui proses pemotongan dengan spora dari lingkungan atau dari saluran usus hewan yang dipotong. Makanan-makanan kering sering menjadi sumber bakteri ini dan pembentuk spora lainnya. Ketahanan spora bakteri ini terhadap panas bervariasi di antara strain.

Secara garis besar spora dapat dibagi dalam dua kelompok, yaitu spora yang tahan panas (90° Celsius selama 15 sampai 145 menit) dan spora yang tidak tahan panas (90° Celsius, 3 sampai 5 menit). Spora yang tahan panas secara umum membutuhkan heat shock 75-100 derajat Celsius selama 5 sampai 20 menit untuk proses germinasi (perubahan spora menjadi bentuk sel vegetatif). Keracunan makanan oleh C. perfringens hampir selalu melibatkan peningkatan temperatur dari makanan matang. Hal ini dapat dicegah dengan cara makanan matang segera dimakan setelah dimasak, atau segera disimpan dalam refrigerator bila tidak dimakan, dan dipanaskan kembali sebelum dikonsumsi untuk membunuh bakteri vegetatif.

Klostridia menghasilkan sejumlah besar toksin dan enzim yang mengakibatkan penyebaran infeksi. Toksin alfa C. perfringens tipe A adalah suatu lesitinase, dan sifat letalnya sebanding dengan laju pemecahan lesitin menjadi fosforilkolin dan digliserida. Toksin teta mempunyai efek hemolitik dan nekrotik yang serupa tetapi bukan suatu lesitinase. DNase dan hialuronidase, suatu kolagenase yang mencernakan kolagen jaringan subkutan dan otot, dihasilkan juga.

4. Bacillus anthracis

B. anthtracis merupakan bakteri berbentuk batang dengan ukuran 1 x 3-4 πm, dapat tersusun seperti bambu. Sporanya terletak di sentral dan gerak negatif. Pada kultur tampak koloni putih abu2, tepi seperti rambut, tidak ada hemolisis pada agar darah.

Kuman anthrak bersifat zoonosis, biasanya menginfeksi ternak lembu, kambing, domba dan babi. Kuman dikeluarkan melalui feses, urin dan saliva binatang yang terinfeksi dan bertahan hidup di tanah dalam bentuk spora untuk waktu yang lama sekali yaitu sekitar 10 tahun. Pada manusia kuman anthrax dapat menyebabkan infeksi kulit, yang dapat berkembang menjadi toksemia. Biasanya terjadi pada peternak atau pekerja rumah pemotongan hewan. Infeksi paru-paru; wool sorters disease yang terjadi karena inhalasi spora dari bulu domba. Biasanya penyakit ini fatal. Selain itu B. anthtracis juga bisa menyebabkan infeksi selaput otak setelah bakteremia dan infeksi pada usus, khususnya infeksi pada usus halus yang disertai dengan gangren. Sebabnya adalah karena makan daging yang terinfeksi anthrax.

Beberapa alasan yang mendasari penyakit anthrax menjadi penting dan ditakuti karena kemampuan menular yang tersifat zoonosis, bakteri mampu membentuk spora yang mempunyai ketahanan tinggi di lingkungan, sehingga sulit dieradikasi. Pandangan umum anthrax identik dengan kematian menyebabkan kepanikan tersendiri. Dewasa ini penyakit anthrax semakin populer karena dapat digunakan sebagai senjata biologis.

KESIMPULAN

Tanah merupakan lingkungan kompleks yang ditempati mikroorganisme beraneka ragam. Mikroorganisme tanah ada yang menguntungkan ada yang merugikan. Kebanyakan mikroorganisme disini bersifat apatogen bagi manusia. Beberapa mikroorganisme dapat bertahan melalui adanya ekskreta atau kadaver. Bakteri patogen yang terdapat di tanah antara lain: Clostridium tetani, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, dan bacillus anthracis.

DAFTAR KEPUSTAKAAN

Ahira, A. 2011. Mikrobiologi Tanah. http://www. Anneahira.com/mikrobiologi-tanah.htm..

Anonimus. 2005. Botulism. http://www.siumed.edu/medicine/infec/patinfo/ current/botulism.htm.

Anonimus. 2006a. Mekanisme Botulinum Toksin. http://pkukmweb.ukm.my/~danial/Mekanisme%20toksin.html.

Anonimus. 2006b. Botulisme. http//www.medicastore.com.

Anonimus. 2011. Botulism. http://www.marlerblog.com/botulism-information/

Barnett, H.L. dan B.B. Hunter. 1972. Illustrated Genera of Imperfect Fungi. Burgess Publ. Co. Minneapolis.

Bayrak AO and Tilky HE, 2006. Electrophysiologic Findings in a Case of Severe Botulism. Journal of Neurological Sciences (Turkish). Volume:23, Number 1, Page(s) 049-053. http://www.jns.dergisi.org/text. phps?id=66.

Brock, TD dan MT. Madiqan. 1991. Biology of Microorganisms. Sixth ed. Prentice-HallInternational, Inc.

Michael J. Pelczar, jr., dan E. C. S. Chan. 1988. Dasar-Dasar Mikrobiologi. UI Press. Jakarta.

Purwantisari, S dan Rini, B. H. 2009. Uji Antagonisme Jamur Patogen Phytophthora infestans Penyebab Penyakit Busuk Daun dan Umbi Tanaman Kentang Dengan Menggunakan Trichoderma spp. Isolat Lokal. Laboratorium Mikrobiologi Jurusan Biologi FMIPA Undip.

Siagian A, 2002. Mikroba Patogen Pada Makanan dan Sumber Pencemarannya. http://www.beritaiptek.com.

Tortora Gerard J. et al. 1992. Microbiology an Introduction. Fourth Ed. The Benjamin Cummings Publishing Company, Inc.

Waluyo, L. 2009. Mikrobiologi Lingkungan. Malang: Universitas Muhammadiyah Malang Press.