Kajian pertumbuhan dan bioaktivitas antibakteri spons laut petrosia nigricans yang ditransplantasikan pada lingkungan perairan yang berbeda

Abstract

Sponges are marine animals known to produce bioactive compounds that are useful as antibiotics, antifungal, antivirus, anticancer, antiinflammation, antioxidant that has continued to be explored. The purpose of this study were (1) to analyze the growth rate and survival rate of transplanted sponges P. nigricans in different water conditions, and (2) to analyze the antibacterial bioactivities of sponges P. nigricans (including chemistry antibacterial component) from nature and transplanted sponges in different water condition. Analysis of variance showed that the survival rate of sponges P.nigricans showed a significant difference between the depth of the location and time of observation. P. nigricans sponge survival rate ranged 90.0-100.0%. The average of survival sponges rate in Pari Island waters higher than in Pramuka Island waters. Average of length growth rate sponge P. nigricans is 4.42±0.066-6.15±0.88% per month. The average of survival sponge rate at 15 meters depth was higher than in 7 meters depth. P. nigricans sponge survival rate was high compared to some sponge transplant research before. Based on toxicity tests with brine shrimp lethsality method (LC50), the result was range between 36.95-73.76 μg/ml. This P. nigricans was toxic sponges and have the potential development for pharmaceutical ingredients. P. nigricans crude extracts sponges naturally from Pari Island waters was larger inhibition zone than in Pramuka Island waters. Analysis of inhibition zone variance bacteria showed very different results in different locations Pramuka and Pari and not significantly different month observation. P. nigricans bioactivity sponges have the higher inhibition potential to Staphylococcus aureus and Escherichia coli on total organic matter rich waters. The results of inhibition analysis showed the sponge transplants E. coli and S. aureus was different results and significantly differences in location and depth, both Pari and Pramuka sponges observation. Inhibition zone average sponge transplants of E. coli bacteria content 15 mg/ml ranged from 4.53±1.01- 5.81±1.21mm and S. aureus bacteria between 8.31±2.12-12.08±2.32 mm. Bioactivity of transplants sponge is lower than natural sponges. Research result showed that there were tight relation between age of sponge P. nigricans and bioactive compound from sponges’s crude extract in different depth at Pari and Pramuka Island seawater with high correlation coefficient value. Correlation value of age and bioactive compound from sponges’s crude extract was about 0.953- 0.981. Identification of active compounds based on Gas Chromatography analysis from transplants sponge retention time 5.84 of 7.82% presentations area be fathomed compounds from 2-pentanone, 4-hydroxy-4-méthyl (CAS) and for natural with a retention time 8.59 of 11.54% presentations area be fathomed compounds from cyclohexan-2-1-one, 3,5,5-trimethyl. High growth rate and survival, and the contents of bioactive compounds indicate that P. nigricans sponge is promising candidates for further cultivation in natural habitats and ponds.

Spons merupakan hewan laut yang diketahui dapat menghasilkan senyawa bioaktif yang bermanfaat sebagai antibiotik, antijamur, anti virus, anti kanker, anti imflamasi, antioksidan yang selama ini terus dieksplorasi. Senyawa bioaktif tersebut jika terbukti bermanfaat, kemudian dikembangkan guna memperoleh “lead compound”, kemudian disintesis sebagai obat-obatan bagi manusia, akan mempunyai nilai ekonomi yang sangat tinggi. Spons merupakan filum yang paling banyak dieksplorasi karena memiliki banyak senyawa bioaktif dari berbagai tipe. Spons yang dipilih dalam penelitian ini adalah P. nigricans, dengan pertimbangan spons ini mempunyai pertumbuhan yang cepat dan bioaktivitas antibakteri yang tinggi. Penelitian mencari hubungan bioaktivitas antibakteri spons yang ditransplantasikan dengan parameter lingkungan perairan belum banyak dilakukan. Tujuan dari penelitian ini adalah (1) Menganalisa laju pertumbuhan dan tingkat kelangsungan hidup spons P. nigricans yang ditransplantasikan pada kondisi perairan yang berbeda, (2) Menganalisa bioaktivitas antibakteri spons P. nigricans (termasuk komponen kimia yang bersifat antibakteri) yang diperoleh dari alam dan hasil transplantasi pada kondisi perairan yang berbeda. Penelitian dilakukan diperairan Pulau Pari dan Pulau Pramuka, Kepulauan Seribu serta di laboratorium selama satu setengah tahun, yaitu bulan Juli 2007 sampai Januari 2009. Metode transplantasi spons yang dipakai adalah metode transplantasi dengan cara spons dilewatkan pada seutas tali polyetilen (diameter 4 mm) ditengahnya. Fragmen dipotong berbentuk kubus dengan ukuran (5 cm x 5 cm x 5 cm) dan berat sekitar 30 gram. Setelah fragmen ditransplantasikan pada seutas tali, fragmen bertali tersebut kemudian diikatkan pada kerangka besi berukuran 1m x 1 m. Fragmen bertali yang sudah dirangkai pada kerangka besi kemudian diletakkan pada posisi horizontal pada dasar perairan pada Pulau Pari dan Pulau Pramuka dengan masing-masing kedalaman 7m dan 15m. Spons hasil transplantasi dilihat tingkat kelangsungan hidup, laju pertumbuhan spons, toksisitas, uji bioaktivitas antibakteri dan analisa kandungan awal senyawa bioaktif. Analisis dilakukan di Laboratorium Mikrobiologi Departemen THP IPB, Laboratorium Biologi Laut Departemen ITK IPB, Laboratorium Produktivitas dan Lingkungan Perairan Departemen MSP, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan IPB, Laboratorium PPLH-IPB, dan isolasi senyawa dengan GC-MS di Laboratorium Forensik Mabes Polri Jakarta. Hasil uji t berpasangan terhadap parameter fisika-kimia lingkungan selama satu tahun penelitian pada kedalaman 7m dan 15m di perairan Pulau Pramuka dan Pulau Pari menunjukkan nilai kecerahan, kecepatan arus, bahan organik total (TOM), padatan tersuspensi total (TSS), oksigen terlarut (DO), nitrat, dan fosfat antar lokasi penelitian menunjukkan perbedaan yang nyata (p<0.05) dan tidak berbeda nyata antar kedalaman perairan (p>0.05). Nilai suhu, salinitas dan pH tidak menunjukkan perbedaan nyata antar lokasi dan kedalaman perairan (p>0.05). Sedangkan nilai TOM menunjukkan perbedaan yang nyata (p<0.05) antar lokasi dan kedalaman perairan Pulau Pari dan Pramuka. Hasil analisis sidik ragam (Anova) menunjukkan laju pertumbuhan panjang, lebar dan tebal spons P. nigricans antara kedalaman lokasi dan waktu pengamatan berbeda nyata (P<0.05. Dari uji rataan laju pertumbuhan panjang, lebar, dan tebal antara kedalaman lokasi dengan uji beda nyata terkecil (P< 0.05 ) diperoleh laju pertumbuhan yang berbeda nyata antara semua kedalaman. Uji beda nyata terkecil (BNT) terhadap laju pertumbuhan panjang, lebar dan tebal menunjukkan perbedaan yang nyata (P<0.05) dengan semua bulan pengukuran spons. Berdasarkan rata-rata laju pertumbuhan panjang, lebar dan tebal spons, laju pertumbuhan panjang dan lebar hampir sama, sedangkan laju pertumbuhan tebal spons lebih kecil dibandingkan dengan laju pertumbuhan panjang dan lebarnya. Laju pertumbuhan panjang spons pada perairan Pari 7m, Pari 15m, Pramuka 7m dan Pramuka 15m berturut-turut 5.53 ±0.75%/bulan, 6.15±0.88%/bulan, 4.42±0.66%/bulan, dan 4.90±0.71%/bulan. Laju pertumbuhan lebar spons pada perairan Pari 7m, Pari 15m, Pramuka 7m dan Pramuka 15m berturut-turut sebesar 5.50±0.69%/bulan, 6.15±0.78%/bulan, 4.41±0.62%/bulan, dan 4.88±0.67%/bulan. Sedangkan laju pertumbuhan tebal spons pada perairan Pari 7m, Pari 15m, Pramuka 7m dan Pramuka 15m berturut-turut 3.67±0.44%/bulan, 4.38±0.57%/bulan, 2.80±0.27%/bulan, dan 3.15 0.35%/bulan. Hasil analisis ragam menunjukkan bahwa rata-rata kelangsungan hidup spons P. nigricans menunjukkan perbedaan yang nyata antara kedalaman lokasi dan waktu pengamatan (P<0.05). Kelangsungan hidup spons P. nigricans berkisar 90.00-100.00%. Kelangsungan hidup spons P. nigricans setelah 1 tahun transplantasi berkisar 90.0-100.0%, rata-rata kelangsungan hidup spons perairan Pulau Pari lebih tinggi dari pada perairan Pulau Pramuka dengan nilai pada lokasi Pari 7m (94.61±2.09%), Pari 15m (100±0.00%), Pramuka 7m (91.28±2.78%) dan Pramuka 15m (97.44±1.40%). Rata-rata kelangsungan hidup spons kedalaman 15m lebih tinggi dari pada kedalaman 7m. Kelangsungan hidup spons P. nigricans termasuk tinggi dibandingkan dengan beberapa hasil penelitian transplantasi spons. Ekstrak kasar spons P. nigricans alam dari perairan Pari memperlihatkan diameter zona hambat yang lebih besar jika dibandingkan dengan spons di perairan Pulau Pramuka. Hasil analisis ragam terhadap zona hambat bakteri menunjukkan hasil yang berbeda nyata pada perbedaan lokasi Pramuka dan Pari (p<0.05) dan tidak berbeda nyata terhadap bulan pengamatan (p>0.05). Rata-rata diameter zona hambat Escherichia coli di Pramuka dan Pari adalah 7.00±0.62 mm dan 8.42±0.38 mm, sedangkan rata-rata diameter zona hambat Staphylococcus aureus pada perairan Pramuka dan Pari adalah 17.39±0.52 mm dan 18.83±0.37 mm. Bioaktivitas spons P. nigricans terhadap bakteri S. aureus dan E. coli memiliki potensi penghambatan yang lebih tinggi pada perairan yang kaya bahan organik. Bioaktivitas spons P. nigricans dengan konsentrasi 15 mg/ml mempunyai zona hambat yang lebih tinggi pada bakteri S. aureus dan E.coli di perairan yang kaya bahan organik dibandingkan perairan yang rendah bahan organik. Hasil analisis ragam terhadap zona hambat bakteri dan E. coli dan S. aureus menunjukkan hasil yang berbeda nyata terhadap perbedaan kedalaman lokasi dan bulan pengamatan spons Pramuka dan Pari (p <0.05). Rata-rata zona hambat spons transplantasi pada konsentrasi ekstrak kasar 15 mg/ml pada bakteri E. coli berkisar antara 4.53±1.01-5.81±1.21 mm. Zona hambat spons ekstrak kasar pada bakteri S. aureus rata-rata berkisar antara 8.31±2.12- 12.08±2.32 mm. Bioaktivitas spons hasil transplantasi mempunyai penghambatan yang lebih rendah dari pada spons alam. Uji toksisitas dengan metode brine shrimp lethality (BSLT) spons Petrosia nigricans dari alam dan hasil transplantasi mengakibatkan Artemia salina mati 50% (LC50) dengan konsentrasi 36.95-73.76 μg/ml. Spons P. nigricans ini termasuk spons yang toksik serta mempunyai potensi untuk pengembangan bahan obat-obatan. Hasil pengujian dengan Kromatografi Lapis Tipis (TLC) mengindikasikan keberadaan senyawa bioaktif yang ditunjukkan oleh nilai Rf (retardaction fraction). Nilai Rf yang diperoleh dari fraksi spons hasil transplantasi adalah 0.60, 0.69, 0.81, dan 0.82 dan fraksi dari alam pada nilai 0.60, 0.69. 0.67, 0.80 dan 0.81. Hasil uji bioautografi terhadap fraksi hasil TLC dan Kromatografi Kolom menunjukkan keaktifannya dalam menghambat bakteri S. aureus dan E. coli. Identifikasi senyawa aktif dengan kromatografi gas menunjukkan keberadaan fraksi aktif spons hasil transplantasi pada waktu retensi 5.84 dengan presentasi area 7.82 % diduga senyawa 2-Pentanone,4-hydroxy-4-methyl (CAS) dan spons dari alam pada waktu retensi 8.59 dengan persentasi area 11.54 % diduga senyawa 2-Cyclohexan-1-one, 3,5,5-trimethyl. Hasil penelitian selama 1 tahun, terdapat hubungan yang erat antara usia spons dengan kandungan senyawa aktif ekstrak kasar spons P. nigricans, makin lama usia spons dibudidayakan, makin tinggi kandungan senyawa aktifnya. Nilai korelasi usia dan kandungan senyawa aktif ekstrak berkisar 0.953-0.981. Korelasi positif yang tinggi usia dan kandungan senyawa aktif menunjukkan bahwa pertambahan usia spons diikuti dengan kenaikan kandungan senyawa aktif ekstrak kasar spons.