Sapi menghasilkan sejumlah besar metana, gas rumah kaca yang kuat, melalui proses pencernaannya. Setiap hewan mengeluarkan sekitar 200 pon setiap tahunnya, menjadikan ternak sebagai kontributor penting terhadap pemanasan global. Selama beberapa dekade, mengurangi emisi metana dari ternak tanpa mengurangi produktivitas telah menjadi tantangan besar bagi para ilmuwan dan petani. Penelitian terbaru menawarkan terobosan: pakan rumput laut merah secara signifikan mengurangi produksi metana. Namun, mekanisme mikroba yang mendasarinya belum sepenuhnya dipahami.
Sebuah studi kolaboratif dari UC Davis, UC Berkeley, dan Innovative Genomics Institute (IGI) kini menyoroti bagaimana rumput laut merah mengubah mikrobioma usus, dan mengidentifikasi mikroba utama yang berkontribusi terhadap pengurangan metana. Pengetahuan ini membawa para peneliti lebih dekat dalam merekayasa mikroba usus untuk solusi jangka panjang dan berkelanjutan—tidak hanya bergantung pada bahan tambahan rumput laut.
Rumput Laut Mengubah Usus Sapi
Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa rumput laut merah (genus Asparagopsis ) menghambat enzim penting dalam mikroba penghasil metana. Penelitian baru ini mengungkapkan bahwa rumput laut memicu aktivasi dan penonaktifan gen spesifik pada mikroba tersebut, yang menunjukkan peran penting mereka dalam pengurangan gas metana. Saat gen-gen ini hidup dan mati, kadar hidrogen meningkat sebentar di dalam usus sapi.
Yang terpenting, tim mengidentifikasi bakteri rumen, Duodenibacillus, yang mampu mengonsumsi kelebihan hidrogen ini. Hal ini penting karena kadar hidrogen yang tinggi dapat menyebabkan asidosis dalam rumen sehingga merugikan hewan. Duodenibacillus mengubah hidrogen menjadi suksinat, senyawa yang dapat digunakan sapi untuk menghasilkan protein.
“Hal ini penting karena terlalu banyak hidrogen dapat menyebabkan asidosis dalam rumen, yang dapat membahayakan hewan,” kata Matthias Hess, pemimpin proyek dan ahli mikrobiologi UC Davis. “Sebaliknya, organisme ini menggunakan hidrogen dan mengubahnya menjadi suksinat, senyawa yang pada akhirnya dapat digunakan hewan untuk membuat protein.”
Rekayasa Mikroba Pengurang Metana
Temuan ini membuka pintu bagi rekayasa komunitas mikroba yang dapat mengalahkan produsen metana. Dengan memahami cara kerja Duodenibacillus, para ilmuwan berpotensi memanipulasi mikrobioma rumen untuk efisiensi yang lebih besar.
“Hidrogen adalah sumber energi utama dalam rumen, khususnya bagi mikroba penghasil metana,” kata Spencer Diamond, peneliti utama di IGI. “Studi ini membantu kita lebih memahami bagaimana mikroba lain yang secara alami terdapat di rumen dapat mengalihkan hidrogen dari metanogen ke bakteri yang dapat membuat hewan lebih efisien.”
Hasil Eksperimen
Para peneliti menganalisis cairan rumen dari delapan ekor sapi: empat ekor diberi pakan teratur dan empat ekor diberi suplemen rumput laut selama 14 hari. Sapi yang diberi makan rumput laut mengurangi emisi metana sebesar 60%, meningkatkan produksi hidrogen sebesar 367%, dan meningkatkan efisiensi pakan hingga 74%.
Tim juga merekonstruksi genom Duodenibacillus, bakteri yang sebelumnya tidak diisolasi di laboratorium. Kode genetik lengkap ini memberikan wawasan tentang peran konsumsi hidrogen, dinamika persaingan dengan mikroba lain, dan fungsi rumen yang lebih luas. Upaya sedang dilakukan untuk mengisolasi Duodenibacillus untuk studi lebih lanjut.
Penelitian ini menunjukkan bahwa memanipulasi mikrobioma usus adalah cara yang tepat untuk mengurangi emisi metana dari ternak. Dengan merekayasa komunitas mikroba yang mengonsumsi hidrogen secara efisien, para ilmuwan dapat menciptakan sistem peternakan yang lebih berkelanjutan dan ramah iklim
