Jamur memang makhluk yang aneh dan mengesankan—mereka dapat hidup di mana saja, bisa beracun atau berkhasiat obat, dan kabarnya, mengubah limbah plastik menjadi bahan pangan. Dalam perkembangan terbaru, kelompok jamur tertentu ternyata dapat memicu pembentukan es.
Dalam makalah terbaru di Science Advances, para peneliti mendeskripsikan protein jamur yang baru diidentifikasi, yang memicu nukleasi es pada suhu setinggi -2°C. Suhu ini memang di bawah titik beku air, namun di alam, proses pembekuan tidak sesederhana itu. Membentuk benih es pertama—atau nukleator es—membutuhkan energi, dan es terbentuk sangat lambat pada suhu di atas -46°C, menurut penelitian tersebut.
Namun, kita tetap memiliki fenomena seperti awan—yang terdiri dari tetesan air mikroskopis dan kristal es—berkat keberadaan nukleator es ini. Untuk studi baru ini, tim melacak gen jamur yang terkait dengan protein pemicu es tersebut hingga ke nenek moyang bakteri yang hidup jutaan tahun lalu, berdasarkan pernyataan Virginia Tech. Yang penting, molekul protein jamur ini menawarkan alternatif yang tidak beracun dan lebih efisien dibandingkan pendekatan rekayasa cuaca, produksi pangan, atau preservasi sel dan organ yang ada saat ini.
Pembuat Es Alami
Sejak tahun 1974, ilmuwan telah mengetahui bahwa beberapa spesies bakteri bertindak sebagai nukleator es—katalis yang mempercepat pembentukan kristal es di alam. Pada 1990, peneliti mengkonfirmasi bahwa beberapa jamur juga memiliki kemampuan ini, seperti dijelaskan Boris A. Vinatzer, penulis pendamping studi dan ilmuwan lingkungan di Virginia Tech, dalam pernyataannya.
Akan tetapi, baru dengan kemajuan sekuensing DNA ilmuwan dapat menyelidiki genom mikroba dan mekanisme genetik yang relevan. Meski para peneliti telah membuat kemajuan baik dalam mempelajari mekanisme ini pada bakteri, belum banyak pekerjaan dilakukan terkait asal-usul nukleasi es pada spesies jamur, jelas tim dalam pernyataan dari Boise State University.
Mencari Pemicunya
Dalam studi baru ini, para peneliti mengkaji jamur tanah biasa dari famili Mortierellaceae, yang mereka ekstrak dari air dan sampel lumut yang dikoleksi selama ekspedisi kutub sebelumnya. Sekuensing DNA mengarahkan tim pada gen-gen tertentu yang sangat mirip dengan gen yang ada pada nukleator es bakteri—hal yang tidak umum, tetapi tetap jarang. Untuk memastikan, para peneliti menanamkan protein ini ke ragi dan bakteri lain, yang kemudian memang menunjukkan kemampuan membuat es yang sebelumnya tidak dimiliki.
Yang lebih menakjubkan, analisis lebih lanjut menunjukkan bahwa jamur tersebut tidak sekadar menyalin nenek moyang bakteri. Alih-alih, mereka telah “mengadopsi sifat bakteri yang sangat efektif dan menyesuaikannya dengan kebutuhan fisiologis mereka sendiri,” catat tim dalam pernyataannya.
“Agak mirip namun tetap berbeda,” jelas Rosemary Eufemio, penulis utama studi dan ahli biokimia di Boise State University. “Jamur menggunakan arsitektur sekuens berulang yang sama dengan bakteri untuk tempat pembentukan es mereka, tetapi membuatnya lebih larut dan stabil, yang mungkin menguntungkan fungsi ekologis mereka.”
Keajaiban Mortierellaceae
Studi ini memiliki implikasi jelas bagi ilmu iklim. Jamur yang disampel dalam penelitian ini merupakan jamur tanah yang relatif umum, artinya kita mungkin meremehkan kontribusi mereka dalam pembentukan es di atmosfer. Asal-usul alami jamur tersebut juga menjadikannya alternatif tidak beracun pengganti perak iodida, partikel andalan untuk penyemaian awan selama 80 tahun terakhir, menurut Government Accountability Office AS.
Namun tim juga melihat nukleator es jamur ini mendorong “inovasi evolusioner di antarmuka biologi dan fisika,” seperti tertulis dalam makalah. Eksperimen mengungkap bahwa jamur tetap aktif dalam konsentrasi rendah dan kondisi keras. Hal ini dapat membuat mereka sangat berguna untuk teknologi pembekuan terinspirasi biologi dan modifikasi air yang direkayasa, ungkap Vinatzer, berbeda dengan “bakteri, karena Anda harus menambahkan seluruh sel bakteri.”
“Karena sekarang kita mengetahui molekul jamur ini, akan lebih mudah untuk mengetahui seberapa banyak molekul semacam ini ada di awan,” kata Vinatzer. “Dalam jangka panjang, riset ini dapat berkontribusi pada pengembangan model iklim yang lebih baik.”