Mikroba Cermin, Terobosan Sintetis yang Bisa Mengancam Kehidupan

PARA ilmuwan kini mendekati ambisi terbesar dalam biologi sintetik: menciptakan mikroba cermin organisme yang tersusun dari molekul dengan kiralitas kebalikan dari kehidupan alami. Meski menjanjikan terobosan medis dan teknologi, penelitian terbaru mengungkapkan risiko yang jauh lebih besar.

Di alam, molekul memiliki kiralitas atau keberpihakan yang khas. Organisme cermin (mirror microbes) akan terbuat dari molekul-molekul yang semuanya mengandung kiralitas yang berlawanan dengan yang ditemukan di alam.

Pada tahun 1847, ketika Louis Pasteur pertama kali secara metodis memisahkan kristal tartrat kidal dan kanan dari gabus botol anggur. Gagasan untuk menciptakan kehidupan dari molekul-molekul yang berlawanan tangan hampir 200 tahun berlalu.

Pasteur telah menemukan sifat kiralitas atau keberpihakan. Banyak molekul memiliki kiralitas alami: molekul DNA bersifat tangan kanan, sementara protein bersifat tangan kiri. Beberapa molekul, seperti tartrat, dapat berada dalam bentuk tangan kiri dan kanan, sementara molekul lainnya bersifat akiral.

Dalam beberapa tahun terakhir, ahli biologi sintetik telah mengembangkan cara untuk menciptakan molekul dengan kiralitas yang berlawanan dengan yang terbentuk di alam—molekul-molekul ini disebut molekul cermin. Para peneliti telah menciptakan DNA cermin, protein cermin, dan bahkan molekul yang lebih rumit seperti DNA cermin dan RNA polimerase.

“Secara teori, seharusnya memungkinkan untuk membangun seluruh bentuk kehidupan cermin yang terdiri dari molekul-molekul dengan konfigurasi yang berlawanan dengan kehidupan normal,” kata David Relman, seorang ahli mikrobiologi dan imunologi di Universitas Stanford dikutip dari The Scientist.

Hal itu dipaparkan dalam Kuliah Sains dan Masyarakat American Society for Microbiology (ASM) tentang Kehidupan Cermin di ASM Microbe 2025. Bahkan, para peneliti memperkirakan bahwa dalam sepuluh hingga 30 tahun ke depan dan dengan investasi sekitar setengah miliar dolar, para ilmuwan dapat menciptakan mikroba cermin.

Namun, bukan berarti mereka harus melakukannya. “Jika bakteri cermin tersebar luas di lingkungan, akan ada risiko infeksi fatal yang berkelanjutan, yang berpotensi menyebabkan kepunahan massal dan perubahan besar pada habitat dan rantai makanan. Ini akan menjadi pandemi dengan skala yang belum pernah terjadi sebelumnya,” kata Relman.

Tahun lalu, sebuah konsorsium ilmuwan multidisiplin menerbitkan sebuah makalah yang menguraikan risiko penciptaan mikroba cermin bagi kehidupan di Bumi. Dalam panel terbaru di ASM Microbe 2025, beberapa ilmuwan yang menulis makalah tersebut, serta seorang ahli bioetika, menguraikan risiko tersebut dan membahas cara-cara untuk menghentikan penciptaan kehidupan cermin sebelum terlambat.

Godaan Cermin Sintetis

Pada tahun 2018, National Science Foundation mengumpulkan para ahli biologi sintetis untuk sebuah lokakarya guna menghasilkan inisiatif-inisiatif baru guna memajukan bidang ini. Salah satu gagasan tersebut adalah penciptaan sel cermin.

“Dari 80 hingga 90 orang yang terlibat dalam sel sintetis di ruangan itu, tidak satu pun dari kami yang menganggap ini ide yang buruk. Kami semua berpikir bahwa ini akan menjadi sebuah terobosan luar biasa bagi bidang kami, dan faktanya, kami mendanai beberapa kelompok untuk memulai proses ini,” kata John Glass, seorang ahli biologi sintetis di J. Craig Venter Institute, dalam sesi panel tersebut.

“Kemajuan teknologi yang dibutuhkan untuk menciptakan sel cermin akan menguntungkan bidang biologi sintetik secara umum dengan memungkinkan para ilmuwan menciptakan sel sintetik kiralitas alami,” kata Glass. “Semua itu saya anggap bermanfaat bagi manusia,” tambahnya.

Manfaat utama sel cermin adalah menghasilkan peptida cermin atau molekul kecil cermin untuk keperluan terapeutik. Karena molekul-molekul ini memiliki kiralitas yang berlawanan dengan jaringan dan sistem alami tempat mereka berinteraksi, molekul-molekul ini tidak akan terdegradasi atau dikeluarkan dari tubuh manusia semudah obat-obatan lain.

Ilmuwan industri juga dapat menempatkan bakteri cermin dalam bioreaktor untuk menghasilkan molekul obat cermin ini dalam jumlah besar. Namun, seperti yang segera disadari oleh para ahli biologi sintetik, risiko bakteri cermin jauh lebih besar daripada manfaatnya.

Ancam Semua Kehidupan

Ketika para ahli biologi sintetik mulai mendiskusikan tujuan mereka untuk menciptakan bakteri cermin dengan para ilmuwan di bidang lain, antusiasme seputar gagasan tersebut mulai memudar. Depa Agashe, seorang ahli mikrobiologi yang mempelajari evolusi bakteri di Pusat Nasional untuk Ilmu Biologi, India, menyarankan untuk mempertimbangkan salah satu bakteri paling sederhana: fotoautotrof.

Organisme bersel tunggal ini hanya membutuhkan cahaya dan karbon dioksida sebuah molekul akiraluntuk tumbuh. Fotoautotrof cermin akan mampu mengonsumsi sinar matahari dan karbon dioksida dari udara tanpa masalah.

“Nutrisi akiral tersedia untuk semua orang, jadi mereka harus bersaing dengan bakteri asli untuk mendapatkan senyawa akiral semacam ini,” kata Agashe.

Bakteri heterotrofik cermin, yang perlu mengumpulkan makanan dari lingkungannya, akan lebih sulit menemukan nutrisi daripada bakteri autotrof cermin, tetapi masih banyak molekul akiral yang dapat mereka konsumsi untuk tumbuh dan bertahan hidup, seperti sitrat, gliserol, dan asam lemak.

Setelah bakteri cermin menguasai suatu lingkungan, mereka akan terus menggunakan nutrisi dan tumbuh, yang berpotensi mendorong spesies asli keluar. Mikroorganisme ini juga tidak akan memiliki predator alami untuk membasmi mereka.

“Bakteri biasanya dikendalikan oleh bakteriofag, protista, atau bakteri lain di lingkungan,” kata Agashe. “Pembalikan kiralitas ini menjadi masalah... karena bakteri-bakteri ini tidak akan dikenali oleh predator dan parasit yang biasanya menghabisi mereka,” ­ungkapnya. hay