Mikroorganisme kecil di tanah—bakteri dan jamur—punya “kekuatan super” yang memungkinkan mereka menjangkau atmosfer dan menarik hujan turun, menurut studi terbaru.

Untuk memahami bagaimana mikroba bisa mengendalikan badai, kita harus lihat dulu gimana awan berubah jadi hujan. Jauh di atmosfer sana, air nggak selalu membeku di suhu 0 °C. Suhu di level awan biasanya jauh lebih rendah, tapi air murni bisa tetap cair hingga suhu superdingin -40 °C.

Kebanyakan hujan dimulai dari es. Di atmosfer, awan penuh dengan air “supercooled”—cairan yang lebih dingin dari titik beku tapi belum berubah jadi es karena nggak ada yang bisa dipegang.

Supaya awan bisa berubah jadi hujan atau salju, dibutuhkan “bibit”—partikel kecil yang bisa dipegang molekul air supaya mereka bisa mengkristal jadi es, lalu jatuh dari awan sebagai hujan.

Debu, jelaga, dan garam—yang terbawa angin ke awan—bisa melakukan ini, tapi hasilnya kurang bagus. Biasanya mereka butuh suhu turun drastis dulu baru mulai bekerja. Di sinilah biologi masuk ke dalam permainan.

Kenalan Sama Pembuat Es

Selama beberapa dekade, ilmuwan sudah tahu tentang protein penukuk es (INpros) yang ditemukan di bakteri tertentu seperti Pseudomonas syringae. Bakteri ini berpindah dari daun tanaman ke awan untuk memicu hujan. Mereka pakai protein khusus untuk memaksa air membeku di suhu setinggi -2 °C.

Nah, penemuan terbaru yang dipublikasikan di jurnal Science Advances mengungkap pemain baru dalam permainan iklim ini: protein penukuk es dari jamur (fungal INpros).

Kalau bakteri menyimpan protein pembuat es mereka di “kulit” mereka, jamur (terutama Fusarium dan Mortierella) menyemburkan protein ini ke tanah di sekitar mereka.

Strukturnya membuat protein jamur ini larut dalam air dan lebih kecil dibanding protein bakteri. Ditambah aktivitas penukuk esnya yang tinggi, menjadikannya bibit awan yang lebih efektif.

Membuat Hujan Turun

Ini membawa kita ke siklus bio-presipitasi. Bayangkan lantai hutan yang ditutupi jamur-jamur ini. Ketika angin bertiup, protein pembuat es mikroskopis mereka diluncurkan ke awan. Setelah sampai di sana, mereka bertindak sebagai “bibit” yang ampuh.

Bahkan di awan yang relatif hangat (di atas -5°C), protein jamur ini bisa memaksa air untuk mengkristal jadi es. Ketika kristal es ini membesar, mereka jadi berat dan jatuh. Saat melewati udara yang lebih hangat, mereka mencair dan berubah jadi hujan.

Ini menciptakan siklus:

• jamur tumbuh di tanah lembap hutan
• protein dari jamur terbawa angin ke langit
• hujan dipicu oleh protein ini, menyirami hutan di bawahnya
• pertumbuhan jamur baru terpicu oleh hujan, memulai siklus lagi dari awal.

Berbading terbalik dengan bakteri Pseudomonas yang menggunakan es untuk “menyerang” dan merusak tanaman demi mengambil nutrisi, jamur Mortierella ini adalah mitra tanaman yang damai. Mereka nggak berniat merusak.

Sebaliknya, mereka menyemburkan protein pembuat es ke tanah di sekitarnya, yang tampaknya menciptakan perisai pelindung dari kondisi keras dan lingkungan kaya nutrisi yang membantu jamur dan tanaman sama-sama berkembang.

Penemuan baru tentang jamur ini seru banget karena menunjukkan bahwa bahkan organisme yang terkubur di tanah bisa mempengaruhi atmosfer, menambah dimensi baru pada kemitraan kuno antara kehidupan dan langit.

Ini adalah potongan puzzle yang hilang dalam memahami bagaimana kehidupan dan iklim global saling membentuk. Kemampuan membuat es ini mungkin memberi jamur keunggulan untuk bertahan hidup.

Mereka menggunakan es untuk memompa kelembapan ke arah miselia (jaringan besar benang jamur kecil di bawah tanah), melindungi diri dari kerusakan es yang tajam, dan menumpang di awan untuk mencapai rumah baru.

Pencurian Evolusioner

Riset baru juga mengungkap bagaimana jamur dari famili Mortierellaceae mendapat kemampuan membuat es. Ketika para peneliti mempelajari kode genetik jamur, mereka menemukan bahwa jamur-jamur ini nggak mengembangkan sifat ini sendiri.

Jutaan tahun lalu, mereka “meminjam” kode genetiknya dari bakteri, melalui proses yang disebut transfer gen horizontal.

Anggap aja ini kayak “copy paste” biologis. Sementara kebanyakan hewan hanya mewarisi DNA dari orang tua mereka, mikroba bisa bertukar potongan kode genetik dengan tetangga mereka, memberi mereka upgrade evolusi instan.

Namun, jamur-jamur ini jauh lebih efisien dalam membuat es dibanding bakteri karena jamur menyekresi (mengeluarkan—artinya ada di luar sel jamur) protein ini, sehingga bisa melapisi lingkungan di sekitarnya dan tetap aktif di tanah meski jamurnya sudah pindah.

Protein ini sangat tangguh. Mereka bisa terbawa ke sungai, mengering jadi debu, dan terbawa angin ke langit.

Kenapa Ini Penting?

Penemuan ini bisa mengubah cara peneliti memandang konservasi. Kalau kita menebang habis hutan—mengambil semua pohon dan membiarkan tanahnya gundul, kita bukan cuma kehilangan pohon. Kita mungkin sedang merusak mesin biologis yang memicu hujan regional.

Saat kita menghadapi perubahan iklim dengan kekeringan yang makin sering, memahami protein penukuk es dari jamur ini bisa sangat penting. Suatu hari nanti, kita mungkin bisa menggunakan protein alami yang bisa terurai secara hayati ini untuk “penaburan awan” alias membuat hujan.

Banyak negara (seperti UEA, China, dan beberapa wilayah di AS) sudah punya program penaburan awan untuk melindungi tanaman dari embun beku. Tapi penaburan awan jenis ini mengandalkan perak iodida—logam berat yang bisa bertahan lama di lingkungan.

Protein jamur menawarkan alternatif alami yang bisa terurai secara hayati. Mereka juga bisa melindungi tanaman dari embun beku. Dengan memaksa es terbentuk lebih awal dan halus, mereka melepaskan sedikit ledakan panas yang berfungsi seperti selimut termal untuk tanaman.

Kita bisa menggunakannya untuk membuat salju di lereng ski dengan energi lebih sedikit, menciptakan makanan beku yang lebih enak dengan mencegah kristal es besar merusak sel makanan, atau bahkan mengembangkan sistem pendingin ramah lingkungan yang nggak bergantung pada bahan kimia pendingin yang keras.

Terkait: Pohon Terlihat Memancarkan Cahaya Misterius Saat Badai Petir untuk Pertama Kalinya

Lain kali kamu kehujanan tiba-tiba, tarik napas dalam-dalam. “Bau hujan” itu mungkin adalah aroma organisme-organisme kecil ini yang memberi tahu awan bahwa sudah waktunya untuk melepaskan air.

Diana R. Andrade-Linares, Peneliti Pascadoktoral dalam Ekologi Mikroba, University of Limerick

Artikel ini dipublikasi ulang dari The Conversation di bawah lisensi Creative Commons. Baca artikel aslinya.