Bumi ini ditinggali oleh berbagai bentuk makhluk hidup yang memiliki peran masing-masing untuk merawatnya, salah satunya bakteri. Untuk merawat ekosistem, kerja bersama selalu menjadi fondasi dasar dalam mencapai keberhasilan. Di dunia bakteri, sosio-mikrobiologi menjadi kunci komunikasi mikroba untuk melakukan kerja kolektif, yaitu Quorum sensing.
Di masa lampau bakteri diyakini sebagai makluk uniseluler yang bekerja secara sederhana. Namun fakta mengungkap kemampuan bakteri untuk bekerja secara kolektif untuk mencapai tujuan tertentu atau bertahan hidup. Quorum sensing merupakan proses komunikasi antar sel bakteri untuk melakukan koordinasi dalam melaksanakan perilaku kolektif. Istilah quorum sensing diambil dari istilah di dunia sosial politik yaitu aturan legislatif yang mensyaratkan jumlah minimum peserta (kuorum) yang hadir dalam suatu rapat supaya keputusan yang disepakati dapat diselesaikan atau dianggap sah.
Sejarah Penemuan Quorum Sensing
Penemuan konsep Quorum sensing diawali dengan sebuah studi terhadap bakteri Aliivibrio fischeri yang di hidup di organ tubuh Cumi-cumi Hawaii (Euprymna scolopes). Cumi-cumi Hawaii memiliki kebiasaan bersembunyi di siang hari tetapi mencari makan pada malam hari. Pada malam hari yang terang akibat cahaya bulan, tubuh cumi-cumi Hawaii akan memancarkan cahaya untuk menyamarkan bayangan sehingga predator di bawahnya tidak bisa melihatnya. Cahaya pada tubuh cumi-cumi Hawaii tersebut dipancarkan oleh bakteri A. fischeri yang tinggal di tubuh cumi-cumi. Terjadi simbiosis mutualisme antara bakteri A. fischeri dan cumi-cumi. Bakteri memperoleh tempat tinggal yang aman dengan nutrisi yang melimpah, sedangkan cumi-cumi memperoleh keuntungan berupa cahaya dari bakteri yang digunakan untuk teknik counter-illumination. Proses cumi-cumi Hawaii dapat memancarkan cahaya tersebutlah yang membutuhkan Quorum Sensing dari bakteri A. fischeri. Kumpulan bakteri tersebut hanya akan memancarkan cahaya ketika jumlah sel dan konsentrasi molekul sinyal (Autoinducers) yang disekresikan memenuhi batas tertentu. Melalui simbiosis tersebut, bakteri mendapat nutrisi untuk tumbuh dan cumi-cumi Hawaii dapat bertahan hidup setidaknya satu hari ancaman terlewati (Kumar & Rawat, 2020).
Istilah ‘quorum sensing’ dicetuskan oleh Dr. Steven Winans pada tahun 1994 melalui sebuah artikel. Proses quorum sensing biasanya melibatkan molekul sinyal kimia yang disebut autoinducer. Autoinducer dapat dianalogikan sebagai bahasa untuk sel berkomunikasi. Bakteri memiliki beberapa pola komunikasi untuk mencapai tujuan tertentu. Sebagaimana bakteri berkomunikasi dengan individu bakteri lain dengan spesies yang sama biasanya menggunakan molekul sinyal yang dapat dianalogikan sebagai ‘bahasa rahasia’. Untuk bakteri Gram-Negatif biasanya menggunakan molekul yang disebut AHL (Acyl-Homoserine Lactone), sedangkan bakteri Gram-Positif biasanya menggunakan molekul AIP (Autoinducing Peptides). Sementara itu, ketika bakteri ingin berkomunikasi dengan bakteri lain yang berbeda spesies biasanya menggunakan ‘bahasa universal’ yaitu Molekul AI-2 (Autoinducer-2). Semua jenis bakteri baik Gram-Negatif atau Gram-Positif dapat memproduksi maupun merespon molekul tersebut (Kumar & Rawat, 2020).
Quorum Sensing untuk Keberlanjutan Lingkungan
Quorum sensing pada dasarnya menjadi ‘bahasa komunikasi’ bakteri untuk mencapai tujuan tertentu yang menguntungkan bagi kehidupan bakteri. Namun mekanisme tersebut ternyata dapat menjadi salah satu rekayasa yang dapat dimanfaatkan untuk keberlanjutan lingkungan. Salah satu mekanisme yang dapat dilakukan oleh bakteri dengan Quorum Sensing adalah remediasi logam berat di lingkungan. Ketika suatu lingkungan terkontaminasi logam berat dengan konsentrasi tinggi maka berpotensi merusak sel bakteri. Apabila terdapat individu bakteri yang mulai rusak membran selnya, maka bakteri tersebut akan mengeluarkan sinyal Autoinducer sebagai sinyal darurat kepada komunitasnya bahwa kondisi lingkungan sekitar sudah tidak aman. Sinyal tersebut kemudian memicu ekspresi gen untuk memproduksi Extracellular Polymeric Substances (EPS) yang membungkus koloni bakteri (biofilm). Biofilm bekerja mengikat logam berat yang ada di sekitar lingkungan sehingga logam berat yang larut di lingkungan (air/tanah) dapat berkurang karena sudah tersimpan (sequestered) pada biofilm (Mondal et al., 2025).
Peran lain dari mikroorganisme melalui mekanisme Quorum Sensing adalah meningkatkan pertumbuhan tanaman yang biasanya disebut dengan Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR). Quorum sensing sangat penting bagi pembentukan biofilm supaya bakteri dapat melekat secara efektif pada akar. Selain itu, quorum sensing juga merangsang pembentukan bintil akar pada tanaman kacang-kacangan untuk fiksasi nitrogen. Kemampuan lainnya adalah membantu melarutkan fosfat supaya lebih mudah diserap tanaman. Bahasa bakteri seperti AHL ternyata tidak hanya dapat dideteksi oleh bakteri lain, tetapi juga dapat dideteksi oleh tanaman untuk mempersipkan system kekebalan tubuh Ketika terdapat sinyal serangan pathogen. Bakteri PGPR juga memiliki kemampuan untuk Quorum Quenching. Quorum Quenching adalah sebuah mekanisme untuk menghambat Quorum sensing. Dalam konteks ini, PGPR sebagai bakteri baik di tanah menghambat molekul sinyal bakteri pathogen dengan cara memproduksi enzim seperti asilase atau lactonase. Melalui Quorum Quenching tersebut, maka bakteri pathogen tidak mengetahui ketercukupan jumlah untuk menyerang. Melalui mekanisme tersebut diharapkan gen penyakit bakteri pathogen tidak aktif. Hal ini pun dapat mengurangi penggunaan pestisida sintetis yang berpotensi merusak lingkungan (Roca et al., 2024; Singh & Singh, 2025).
Melalui beberapa contoh tersebut, bakteri menempati peran penting dalam menjaga kesehatan ekosistem. Penggunaan bahan-bahan sintetis berlebihan yang dapat merugikan bakteri baik justru dapat merusak lingkungan dan merugikan manusia. Oleh sebab itu, menjaga lingkungan di kehidupan sehari-hari dan melakukan berbagai penelitian terkait menjadi sangat penting.
Referensi
Kumar, V., & Rawat, J. (2020). Quorum sensing: The microbial linguistic. In Recent Advancements in Microbial Diversity (pp. 233–250). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-821265-3.00010-4
Mondal, S., Melzi, A., Zecchin, S., & Cavalca, L. (2025). Quorum sensing in biofilm-mediated heavy metal resistance and transformation: Environmental perspectives and bioremediation. Frontiers in Microbiology, 16, 1607370. https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1607370
Roca, A., Monge‐Olivares, L., & Matilla, M. A. (2024). Antibiotic‐producing plant‐associated bacteria, anti‐virulence therapy and microbiome engineering: Integrated approaches in sustainable agriculture. Microbial Biotechnology, 17(10), e70025. https://doi.org/10.1111/1751-7915.70025
Sikdar, R., & Elias, M. (2020). Quorum quenching enzymes and their effects on virulence, biofilm, and microbiomes: A review of recent advances. Expert Review of Anti-Infective Therapy, 18(12), 1221–1233. https://doi.org/10.1080/14787210.2020.1794815
Singh, A. A., & Singh, A. K. (2025). Role of bacterial quorum sensing in plant growth promotion. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 41(1), 18. https://doi.org/10.1007/s11274-024-04232-3