Merkuri merupakan salah satu logam berat paling berbahaya di lingkungan. Zat ini dapat mencemari air, tanah, dan udara, lalu masuk ke rantai makanan dan terakumulasi di dalam tubuh makhluk hidup. Dalam jumlah kecil sekalipun, merkuri mampu menyebabkan gangguan saraf, kerusakan ginjal, gangguan perkembangan janin, hingga masalah kesehatan kronis lainnya.
Pencemaran merkuri banyak berasal dari aktivitas manusia seperti pertambangan emas, pembakaran batu bara, limbah industri, serta penggunaan bahan kimia tertentu. Di lingkungan perairan, merkuri dapat berubah menjadi metilmerkuri (methylmercury), bentuk merkuri yang jauh lebih beracun dan mudah masuk ke tubuh organisme hidup. Bentuk inilah yang sering ditemukan menumpuk pada ikan predator besar seperti tuna dan hiu.
Fenomena tersebut menjadi semakin berbahaya karena adanya biomagnifikasi, yaitu peningkatan konsentrasi racun di setiap tingkatan rantai makanan. Mikroorganisme kecil di perairan menyerap merkuri, kemudian dimakan oleh organisme yang lebih besar, lalu terus berpindah hingga mencapai ikan predator dan akhirnya manusia. Semakin tinggi posisi organisme dalam rantai makanan, semakin tinggi pula kadar merkuri yang terakumulasi di tubuhnya.
Berbagai penelitian menunjukkan bahwa bakteri memiliki peran penting dalam siklus merkuri di alam, termasuk dalam proses transformasi dan detoksifikasi logam berat tersebut. Beberapa jenis bakteri bahkan mampu bertahan hidup di lingkungan dengan konsentrasi merkuri tinggi karena memiliki sistem resistensi khusus yang disebut mer operon. Sistem genetik ini memungkinkan bakteri mengubah merkuri beracun menjadi bentuk yang lebih sederhana dan kurang toksik.
Merkuri di Alam dan Biomagnifikasi dalam Rantai Makanan
Di lingkungan alami, merkuri sebenarnya dapat ditemukan dalam jumlah kecil dari aktivitas vulkanik atau pelapukan batuan. Namun aktivitas manusia menyebabkan jumlah merkuri meningkat drastis di alam. Ketika masuk ke perairan, sebagian merkuri akan diubah oleh mikroorganisme anaerob menjadi metilmerkuri. Bentuk ini sangat mudah diserap oleh organisme air dan sulit dikeluarkan dari tubuh.
Akibatnya, ikan kecil yang memakan plankton terkontaminasi akan menyimpan merkuri di jaringan tubuhnya. Ikan yang lebih besar kemudian memakan ikan kecil tersebut, dan proses ini terus berulang hingga konsentrasi merkuri meningkat berkali-kali lipat pada predator puncak. Inilah alasan mengapa ikan predator besar sering memiliki kandungan merkuri lebih tinggi dibanding organisme lain di laut.
Kasus pencemaran merkuri paling terkenal terjadi di Minamata, Jepang, pada pertengahan abad ke-20. Limbah industri yang mengandung merkuri dibuang ke laut dan mengalami transformasi menjadi metilmerkuri. Senyawa tersebut kemudian masuk ke rantai makanan laut dan menyebabkan ribuan warga mengalami gangguan neurologis serius setelah mengonsumsi ikan yang tercemar. Peristiwa ini kemudian dikenal sebagai Penyakit Minamata dan menjadi salah satu contoh paling tragis pencemaran logam berat di dunia.
Di tengah ancaman tersebut, para ilmuwan menemukan fakta menarik bahwa beberapa bakteri ternyata mampu “menjinakkan” merkuri melalui mekanisme biologis tertentu.
Bagaimana Bakteri Melawan Merkuri?
Bakteri pendegradasi merkuri memiliki seperangkat gen yang disebut mer operon. Sistem ini berfungsi seperti alat pertahanan biologis terhadap racun merkuri. Ketika merkuri masuk ke dalam sel bakteri, gen-gen tersebut akan aktif dan menghasilkan protein khusus untuk mendetoksifikasi merkuri.
Salah satu enzim terpenting dalam sistem ini adalah merkuri reduktase (merA). Enzim tersebut mampu mengubah ion merkuri beracun Hg²⁺ menjadi merkuri elemental Hg⁰ yang lebih mudah menguap dan relatif kurang toksik. Setelah diubah, merkuri elemental dapat dilepaskan ke atmosfer sehingga mengurangi toksisitas di lingkungan sekitar bakteri.
Beberapa bakteri juga memiliki gen merB yang mampu memecah senyawa organomerkuri seperti metilmerkuri. Kemampuan ini sangat penting karena metilmerkuri merupakan bentuk merkuri yang paling berbahaya bagi organisme hidup.
Penelitian mengenai resistensi merkuri pada bakteri sebenarnya telah berlangsung selama puluhan tahun. Salah satu tinjauan penting dipublikasikan dalam jurnal FEMS Microbiology Reviews yang menjelaskan bagaimana mer operon tersebar luas pada berbagai kelompok bakteri dan memainkan peran besar dalam siklus biogeokimia merkuri di alam.
Kemampuan bakteri ini membuka peluang besar dalam bidang bioremediasi lingkungan. Mikroorganisme dapat dimanfaatkan untuk membantu membersihkan tanah dan perairan yang tercemar merkuri secara lebih ramah lingkungan dibanding metode kimia konvensional.
Beberapa penelitian modern bahkan mulai mengembangkan bakteri hasil rekayasa genetika dengan kemampuan detoksifikasi merkuri yang lebih tinggi. Pendekatan ini dianggap menjanjikan untuk diterapkan pada lokasi bekas pertambangan, limbah industri, maupun sedimen sungai yang tercemar logam berat.
Walaupun demikian, penggunaan bakteri dalam skala besar masih menghadapi berbagai tantangan. Kondisi lingkungan seperti pH, suhu, kadar oksigen, dan konsentrasi merkuri sangat mempengaruhi aktivitas bakteri. Selain itu, pelepasan merkuri elemental ke atmosfer juga tetap perlu diawasi karena merkuri dapat kembali mengalami deposisi dan masuk lagi ke siklus lingkungan.
Meski belum menjadi solusi sempurna, penelitian mengenai bakteri pendegradasi merkuri menunjukkan bagaimana mikroorganisme memiliki potensi besar dalam membantu mengurangi pencemaran lingkungan. Dunia mikroba yang selama ini tidak terlihat ternyata menyimpan kemampuan luar biasa untuk menghadapi salah satu polutan paling beracun di bumi.
Sumber Primer Jurnal Ilmiah Internasional
- FEMS Microbiology Reviews — Osborn, A. M. et al. (1997). Distribution, diversity and evolution of the bacterial mercury resistance (mer) operon. DOI: 10.1111/j.1574-6976.1997.tb00300.x
- Journal of Hazardous Materials — Dash, H. R. & Das, S. (2022). Cellular and genetic mechanism of bacterial mercury resistance and their role in biogeochemistry and bioremediation.
- Environmental Research — Córdoba-Tovar, L. et al. (2022). Drivers of biomagnification of Hg, As and Se in aquatic food webs: A review.
- Environmental Science & Technology — Lavoie, R. A. et al. (2013). Biomagnification of Mercury in Aquatic Food Webs: A Worldwide Meta-Analysis.
- Science Bulletin — Li, Y. & Cai, Y. (2013). Progress in the study of mercury methylation and demethylation in aquatic environments.