EKOLOGI MIKROORGANISME

Sel-sel prokariotik mengadakan interaksi dengan sesamanya (dengan prokariotik lain), dengan fungi, ganggang, tumbuhan, dan hewan. Reaksi interaksi antara bakteri atau lawannya menghasilkan keadaan seperti berikut, yaitu: tidak ada efek, efek menguntungkan, atau efek merugikan.
Dari ketiga macam keadaan tersebut dapat tercipta bermacam-macam hubungan hidup, tetapi hubungan ini tidak selalu dapat ditentukan secara tetap.Khususnya tidak dapat ditentukan interaksi semacam apa yang terjadi antara populasi mikroba dalam ekosistem alam. Sebagian dari kesulitan untuk menentukan interaksi mikroba itu terletak pada tidak adanya informasi mengenai distribusi sel-sel tersebut secara individual dalam ekosistem dan secara kelompok seringkali habitat mikroba tidak diketahui, sehingga hampir tidak mungkin dapat menentukan sejauh mana dua spesies mikroba dapat berinteraksi, misalnya dalam tanah.
Untuk menentukannya, dilakukan eksperimen pembiakan secara teliti dengan menumbuhkan dua populasi dalam biakan campuran, tetapi hasilnya masih diragukan karena situasi eksperimen mungkin sangat berbeda dengan keadaan alam sebenarnya yang tidak pernah diketahui.


I. POLA DAN ASPEK EKOLOGI
Ciri kehidupan yang menonjol adalah adanya saling ketergantungan antar organisme. Jadi dapat dikatakan bahwa tidak ada organisme dapat bertahan hidup tanpa bantuan dari bentuk kehidupan lain. Di alam bebas kita dapati banyak bakteri dari berbagai genus maupun dari berbagai spesies hidup berkumpul di dalam suatu medium yang sama, misalnya di dalam tanah, di dalam kotoran hewan, di dalam sampah-sampah, di dalam kubangan dan lain sebagainya.
Lokasi atau tempat tinggal yang spesifik dari suatu organisme disebut habitat, sedangkan suatu peranan atau fungsi yang spesifik dalam komunitas disebut niche. Adapun beberapa habitat alam dari mikroorganisme tersebut adalah sebagai berikut:
1. Tanah
Tanah merupakan sumber yang kaya akan mirkoorganisme. Kebanyakan mikroorganisme di sini bersifat apatogfen bagi manusia. Bakteri pathogen yang terdapat di tanah adalah: Clostridium tetani, Clostridium perfringens, Clostridium botulinum, Bacillus anthracis.

2. Air
Kebanyakan air tawar dan laut mengandung mikroorganisme. Mikroorganisme pathogen di air adalah: Salmonella dan Shigella sp., Vibrio cholrae, Legionella, Entamoeba histolytica, Escherichia coli.

3. Udara
Walaupun mikroorganisme sering ditemukan di udara, namun tidak berkembang biak di udara. Udara dalam ruangan mungkin mengandung bakteri dan virus pathogen yang berasal dari kulit, tangan, pakaian dan terutama dari saluran napas atas manusia.

4. Makanan
Susu dari sapi normal yang diperah secara asepsis masih mengandung 100 – 1000 mikroorganisme non pathogen per milliliter, dan kadang terdapat mikroorganisme pathogen yang mungkin berasal dari sapi yang sakit atau dari proses pemerahan, seperti: Mycobacterium tuberculosis, Salmonella, Streptococcus, Corynebacterium diptheriae, Shigella, Brucella dan Staphylococcus penyebab keracunan makanan.

Interaksi mikroorganisme adalah hubungan timbal balik antara mikroba dengan mikroba lainnya maupun dengan organisme yang lebih tinggi. Tidaklah mudah untuk menyelidiki pengaruh atau hubungan hidup antar spesie itu, namun pengaruh timbale balik itu pastilah ada, karena suatu spesies yang mencerna suatu zat makanan akan menimbulkan perubahan kimia dalam komposisi substrat, seperti mengurangi persediaan oksigen, mengubah pH, dan lain-lain yang mempengaruhi kehidupan spesies yang lain. Pengaruh itu mungkin bersifat baik, mungkin bersifat buruk, mungkin juga tidak mempunyai efek sama sekali.
Hubungan timbal balik antar makhluk hidup (mikroorganisme) tersebut dapat dibedakan sebagai berikut:
1. Netralisme (tidak saling mengganggu)
Sangat boleh jadi di dalam tanah atau di dalam kotoran hewan terdapat banyak makhluk hidup yang dapat hidup bersama dengan tidak saling merugikan, tetapi juga tidak saling menguntungkan. Meskipun di dalam satu medium yang sama, namun masing-masing spesies memerlukan zat-zat yang berbeda sehingga tidak perlu ada perebutan zat makanan. Baik terpisah maupun terkumpul, mereka dapat hidup sendiri-sebndiri. Hubungan yang demikian itu disebut netralisme.

2. Kompetisi (Persaingan)
Kebutuhan akan zat makanan yang sama dapat menyebabkan terjadinya persaingan antar spesies. Sebagai contoh, bila persediaan oksigen dalam suatu medium berkurang, maka bakteri aerob akan dikalahkan oleh bakteri fakultatif anaerob. Jika persediaan oksigen habis sama sekali, maka pertumbuhan bakteri fakultatif anaerob tadi akan berhenti, sedangkan bakteri anaerob akan tumbuh dengan subur. Pada umumnya bahwa dua spesies yang hidup bersaing akan saling merugikan, jika ditumbuhkan di dalam suatu tempat yang sama, dan akhirnya yang menanglah yang dapat bertahan sedangkan yang kalah akan punah.

3. Antagonisme (hidup berlawanan)
Antagonisme menyatakan suatu hubungan yang asosial. Spesies yang satu menghasilkan sesuatu yang meracuni spesies yang lain, sehingga pertumbuhan spesies yang terakhir sangat terganggu karenanya. Beberapa bentuk antagonisme diantaranya adalah antara Streptococcus lactis dan Bacillus subtilis atau Proteus vulgaris. Jika ketiga spesies tersebut ditumbuhkan bersama-sama di dalam suatu medium, maka pertumbuhan Bacillus dan Proteus akan segera tercekik karena adanya asam susu yang dihasilkan oleh Streptococcus lactis.
Pseudomonas aeruginosa menghasuilkan suatu pigmen biru piosianin yang merupakan racun bagi beberapa spesies bakteri dan juga beberapa hewan. Selanjutnya semua pengobatan penyakit infeksi dengan menggunakan antibiotic didasarkan atas antagonisme.

4. Mutualisme
Mutualisme adalah suatu bentuk simbiosis antara dua spesies dimana masing-masing yang bersekutu mendapatkan keuntungan. Misalnya bakteri yang hidup di dalam usus memperoleh nutrient dari makanan yang terdapat di usus. Sebaliknya bakteri dapat menghasilkan zat yang berguna bagi tubuh manusia, seperti vitamin K.

5. Komensalisme
Jika dua spesies hidup bersama kemudian spesies yang satu mendapatkan keuntungan, sedangkan spesies yang lain tidak diragukan olehnya, maka hubungan hidup antara kedua spesies itu disebut komensalisme. Spesies yang beruntung disebut komensal, sedangkan spesies yang memberikan keuntungan disebut inang (hospes).
Hubungan hidup yang terdapat antara Saccharomyces dan Acetobacter merupakan suatu contoh komensalisme. Saccharomyces menghasilkan alcohol yang tidak diperlukan lagi, sedangkan alcohol ini merupakan zat makanan yang mutlak bagi Acetobacter. Dan di dalam usus tebal hewan maupun manusia banyak terdapat bakteri yang hidup sebagai komensal.

6. Parasitisme
Jika satu pihak dirugikan sementara ia sendiri mendapatkan untung disebut parasitisme. Bila parasit hidup di dalam jaringan atau sel hospes, maka disebut endoparasit (=infeksi). Bila hidupnya pada permukaan kulit maka disebut ektoparasit (=infestasi).
Hubungan yang ada antara virus (Bakteriofage) dengan bakteri itu suatu hubungan yang hanya menguntungan virus saja. Virus tidak dapat hidup di luar bakteri atau sel hidup lainnya. Sebaliknya, bakteri atau sel lainnya yang menjadi hospes akan mati karenanya. Kehidupan parasit berarti kematian hospes.

Suatu aspek ekologi bakteri yang penting adalah kesanggupan sel-sel itu melekat pada benda-benda padat. Karena suatu cirri ekosistem alam menunjukkan bahwa bakteri jarang ditemukan mengambang bebas dalam air. Bakteri biasanya ditemukan melekat pada partikel-partikel tanah dan sisa-sisa bahan organik dalam tanah, bahan-bahan organik yang tersuspensi dalam air laut, air danau, batu-batuan dalam sungai, kulit, gigi, membrane epithelium hewan dan manusia serta pada kutikula tumbuhan.
Dalam banyak hal tidak diketahui apa yang menentukan derajat kespesifikan yang menentukan bakteri apa yang akan melekat pada substrat tertentu. Juga tidak diketahui mekanisme adhesi semacam apa yang tersangkut pada kejadian ini. Kadang-kadang dapat dianggap karena adanya enzim hidrolisis yang memungkinkan bakteri itu melekat pada polimer organic yang spesifik, misalnya bakteri yang menghasilkan selulosa melekat pada serat-serat selulosa dan sebagainya.
Salah satu contoh dari adhesi spesifik yang tidak ada sangkut pautnya dengan enzim adalah bakteri yang membentuk bercak (plaque) pada gigi. Streptococcus mutans menghasilkan dekstran (suatu polimer glukosa) yang mengikat sel itu bersatu dan memungkinnya melekat sangat kuat pada hidrosi apatit dari email gigi.
Inokulasi Streptococcus mutans pada hewan bebas kuman ini mendapat karies dentis. Dalam keadaan normal, bakteri ini biasa ditemukan pada gigi berkaries. Streptococcus mutans dapat membentuk dekstran bila terdapat sukrosa dalam makanannya, akibatnya gigi akan rusak membusuk. Menghindarkan gula dalam diet atau perawatan dengan dekstranase dapat mencegah kolonisasi Streptococcus mutans, tetapi tidak seluruhnya menghindarkan karies, karena ada bakteri lain yang juga menyebabkan karies.


II. KEUNTUNGAN EKOLOGIS
Keuntungan ekologis untuk bakteri dapat tetap berada dalam bentuk kelompok (bersatu) tidak selalu jelas; populasi campuran bersatu membentuk flokulasi yang stabil di bawah suatu pengendalian keadaan yang tidak banyak diketahui. Sifat ini digunakan untuk pengendalian keadaan yang tidak banyak diketahui. Sifat ini digunakan untuk menjernihkan air dalam pengerjaan air gorong (riol). Dalam system pengaktifan lumpur, sisa-sisa buangan dalam riol itu diudarakan secara aktif, kemudian dimasukkan ke dalam tangki pengendapan. Bakteri-bakteri di dalamnya membentuk flokulasi dan mengendap ke dalam lumpur tersebut. Salah satu dari bakteri yang turut dalam flokulasi ini adalah Zoogloea ramigera. Bakteri ini menghasilkan lender yang berlebih untuk melekatkan sel-selnya dengan sel-sel bakteri lain supaya bersatu. Kapasitas membentuk flokulasi yang stabil ini dihubungkan dengan adanya polibetahidroksibutirat dalam sel-selnya. Kejadian ini digunakan dalam usaha penyaringan air riol tingkat pertama. Dalam peristiwa ini, flokulasi itu melekat pada batu-batuan dan air flokulasi sehingga yang melalui ini seolah-olah melalui saringan, karena akan melekat bahan-bahan buangan yang tersuspensi di dalamnya.
Pada ekosistem lain, yang ditemukan pada permukaan lumpur, terjadi hubungan yang sama seperti tersebut di atas. Pada hubungan hidup ini timbul keadaan anaerob yang sangat bedekatan dengan keadaan aerob. Potongan-potongan kecil bahan organic dikolonisasi oleh bakteri yang menyerbunya, bakteri ini pada gilirannya dilingkungi oleh bakteri lain dan dipusat keseluruhan kelompok ini akan cepat timbul kehabisan oksigen yang memungkinkan bakteri anaerob dapat tumbuh di dalamnya. Gambaran kejadian ini menjadi petunjuk terhadap perubahan-perubahan yang timbul dalam jumlah dan tipe bakteri selang suatu periode waktu.
Dalam tiap system alam dimana terdapat bakteri, kemungkinan terjadinya adhesi, flokulasi, dan produksi keadaan mikroanaerob adalah suatu urutan kejadian yang normal. Flokulasi itu pecah bila bakteri yang berada di pusatnya mulai mengalami kehabisan makanan dan otolisis. Otolisis adalah perombakan (penguraian) jasad mati oleh enzim yang terdapat dalam jasad itu sendiri tanpa intervensi bakteri atau organisme lainnya.
Banyak hubungan antara bakteri dan lain-lain bentuk kehidupan didasarkan pada makanan. Pada banyak ekosistem terjadi peredaran kembali (recycling) bahan-bahan makanan tersebut, misalnya fosfat dalam danau. Siklus yang sama juga terjadi dalam skala lebih luas di seluruh dunia dan dikenal sebagai siklus biogeologi. Siklus utamanya adalah yang mengenai C, O, N, dan S. aktivitas bakteri yang meliputi seluruh dunia itu dalam efeknya akan menentukan biosfer (semua kehidupan), litosfer (daratan), hidrosfer (laut dan air segar), dan atmosfer (udara).
Hubungan ekologi dengan nutrisi bakteri membawa pada penggolongan mikroorganisme itu dalam saprofit dan parasit. Mikroorganisme yang termasuk golongan saprofit ialah yang memperoleh karbonnya dari persenyawaan organic yang kebetulan berada dalam cairan di lingkungannya, atau dari hasil buangan dan sisa makanan organisme lain. Banyak di antaranya mengambil peranan penting sebagai “penyapu bersih” kotoran di permukaan dunia ini, karena dapat menguraikan, menghancurkan zat-zat organic yang sudah mati, maka itu dinamakan saprofit (sapros: membusuk, menghancurkan).


III. KERUGIAN EKOLOGIS
Kerugian ekologis disebabkan oleh organisme golongan parasit yang pada mulanya merupakan golongan saprofit, tetapi karena evolusi progresif, regresif, atau kedua-duanya berubah menjadi golongan parasit. Organisme ini tidak hanya dapat hidup dari benda mati atau sisa buangan bahan organic, tetapi juga memasuki dan merusak zat-zat yang terdapat dalam sel atau jaringan hidup lain. Dengan demikian mengakibatkan gangguan keseimbangan fisik atau kimia dari organisme yang diracuni atau yang didiaminya. Bila organisme yang menjadi korban ini multiseluler, maka yang terkena adalah jaringannya. Inilah yang dinamakan penyakit dan sering mengakibatkan kematian organisme yang diserang. Organisme yang mengakibatkan penyakit disebut bersifat parasit dan pathogen. Dalam evolusi selanjutnya, beberapa organisme parasit sudah sepenuhnya diadaptasikan untuk hidup sebagai parasit, sehingga sebagian atau sepenuhnya tergantung pada cara hidup seperti ini dan pada organisme yang ditumpanginya. Organisme ini rupanya sudah kehilangan kesanggupan untuk hidup secara saprofit dan tidak dapat bermultiplikasi di dunia luar. Karena terpaksa untuk hidup seluruhnya atau sebagian sebagai parasit maka organisme ini disebut parasit obligat, misalnya semua virus, rickettsiae, spirochaeta, Mycobacterium leprae.