Eksplorasi Keanekaragaman Mikrob di Kawah Domas dan Kawah Candradimuka menggunakan Shotgun Metagenomik

Abstract

Indonesia mempunyai banyak mata air panas yang sepenuhnya menyimpan mega biodiversitas. Salah satu mata air panas yang banyak dieksplorasi adalah Kawah Domas yang mempunyai pH asam dan Kawah Candradimuka yang mempunyai pH netral. Kondisi ekstrim yang dimiliki dua lokasi ini menyimpan potensi mikrob yang sangat potensial terutama terkait enzim-enzim termofilik. Penelitian terdahulu dilakukan menggunakan metode konvensional pengkulturan mikrob sehingga masih banyak keragaman mikrob yang belum teridentifikasi. Tujuan dari penelitian ini adalah menggunakan metode shotgun metagenomik untuk mengeksplorasi keragaman mikrob dalam Kawah Candradimuka dan Kawah Domas. Penelitian ini mengaplikasikan teknik pengambilan sampel dari kawah, mengoptimasi ekstraksi DNA hingga sekuensing serta mengaplikasikan beberapa perangkat lunak bioinformatika untuk mengkaji keragaman mikrob, mengidentifikasi gen-gen fungsional serta merekonstruksi genom dari data metagenom. Hasil dari penggunaan shotgun metagenomik ini mampu mengidentifikasi mikrob baik yang sebelumnya telah dilaporkan maupun penemuan jenis mikrob baru. Kawah Candradimuka mempunyai kelimpahan tinggi untuk arkaea Pyrobaculum dan bakteri Sulfurihydrogenibium sedangkan Kawah Domas mempunyai kelimpahan tinggi untuk bakteri Hydrogenobaculum dan arkaea Sulfurisphaera. Sebanyak 13 Metagenome-assembled genome (MAGs) berhasil direkonstruksi dari Kawah Candradimuka dan 8 MAGs dari Kawah Domas dengan kualitas tinggi. Analisis fungsional dilakukan pada 21 MAGs tersebut dan mengungkap beberapa karakteristik potensial untuk enzim-enzim yang berkaitan dengan metabolisme karbohidrat (CAZyme), Klaster gen dalam biosintesis metabolit sekunder (BGCs), gen – gen terkait metabolisme elemen mikro (mikroTrait) serta gen-gen pengkode DNA polimerase. Hasil analisis Pangenom menunjukkan bahwa MAGs KD_018 Hydrogenobaculum dan KC_015 Pyrobaculum merupakan temuan baru dari Indonesia yang belum pernah dilaporkan dalam penelitian sebelumnya. Keduanya memiliki beberapa klaster gen unik yang membedakan mereka dengan spesies lain dalam genus yang sama.