“KLASIFIKASI BAKTERI DENGAN METODE TAKSONOMI
NUMERIK-FENETIK”
Disusun Oleh
Nama :
Susi kemala sari
NIM : 0803134673
Kelas :
A
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN
ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNVERSITAS RIAU
PEKANBARU
2011
BAB I
PENDAHULUAN
Mikroba sangat beragam dalam hal ukuran, bentuk,
fisiologi, dan cara hidup. Klasifikasi ,tata nama, dan identifikasi adalah tiga hal yang
berbeda tetapi saling berhubungan dalam taksonomi. Klasifikasi dapat
didefenisikan sebagai penyusunan organisme ke dalam kelompok taksonomi (taksa)
berdasar kemiripan atau hubungannya. Klasifikasi organisme prokariotik seperti
bakteri memerlukan pengetahuan yang didapat melalui eksperimen seperti tekhnik
observasi,karena sifat-sifat biokimia, fisioloogi genetik,dan morfologik sering
kali sesuai untuk deskripsi yang adekuat dari takson.
Skema identifikasi bukan
merupakan skema klasifikasi walaupun terdapat sedikit kemiripan superfisial.
Suatu skema identifikasi untuk suatu kelompok organisme dirancang hanya setelah
kelompok ini telah diklasifikasi sebelumnya ,yaitu dikenali sebagai organisme
yang berbeda dari organisme lainnya.
Tujuan utama dari taksonomi numerik-fenetik adalah
untuk menghasilkan suatu klasifikasi yang bersifar teliti, reprodusible dan
padat informasi. Taksonomi numerik juga dikenal dengan sebuatan taksonomi
Adansonian ( berdasarkan nama ahli sistematika Michael Adanson ) yang
didasarkan atas lima prinsip utama yaitu :
1. Taksonomi alami ideal yaitu yang mengandung
sebanyak-banyak informasi terbesar karena berdasarkan sebanyak-banyaknya
karakter.
2. Masing-masing karakter diberi nilai setara dalam
mengkonstruksi takson yang bersifat alami.
3. Tingkat kedekatan strain ( OTU ) merupakan fungsi
proporsi sifat yang dimiliki bersama.
4. Taksa yang berbeda dibentuk berdasarkan atas sifat
yang dimiliki.
5. Similaritas tidak bersifat filogenetik melainkan
bersifat fenetis/ kemiripan sifat
Taksonomi numerik
menggambarkan persamaan ,kemiripan dan perbedaan karakteristik bakteri. Jaccard
similarity coeffficient (Sj) menyatakan sifat- sifat yang sama diantara
organisme-organisme. Sedangkan Simple Matching Coeficient ( SSM ) menyatakan
sifat-sifat yang sama maupun berbeda di antara organisme-organisme strain
mikroba tersebut.
2.1 Cara kerja penghitungan OTU
1.
Koleksi data
Dalam taksonomi Adansonian, jumlah
karakter mikrobia yang digunakan di anjurkan paling tidak sebanyak 50 karakter.
Klasifikasi yang didasarkan atas jumlah unit karakter yang kurang dari 50
memiliki tingkat kepercayaan yang lebih rendah. Dalam karakterisasi yang
dilakukan bertujuan untuk memperoleh sejumlah unit karakter ( t ) yang akan
digunakan dalam klasifikasi strain mikrobia ( OTU ). Unit karakter yang
dikoleksi sebaiknya meliputi 6 kelompok karakter fenotipik yaitu :
a) Karakter morfologis
b) Karakter pengecatan
c) Uji degradasi
d) Uji biokimiawa
e) Uji sumber karbon
f) Uji tolenransi terhadap substansi tertentu
Semua data yang berupa unit karakter
di masukkan kedalam matriks n x t untuk dianalisis selanjutnya. Prosedur kerja
karakterisasi strain mikrobia akan di uraikan secara rinci pada bagian teknik
karakterisasi fenotipik.
2.
Penghitungan nilai similaritas
Setiap strain mikrobia (
UTU ) akan dibandingkan dengan masing-masing strain yang lain. Tingkat
kemiripan akan ditentukan dengan menggunakan dua cara yaitu Simple Matching Coefisient ( SSM ) dan
Jaccard Coefisient.
SSM
= ( a + d ) x
100%
a+b+c+d
SSJ = a x
100%
a+b+c
Keterangan :
a = Jumlah karakter yang (+) untuk kedua strain
b = Jumlah karakter yang (+) untuk strain pertama dan (-) untuk strain
kadua
c = Jumlah karakter yang (-) untuk strain pertama dan (+) untuk strain
kedua
d = Jumlah karakter yang (-) untuk kedua strain
Selanjutnya nilai similaritas antara masing-masing strain yang
dipasangkan ( SSM dan SSJ ) dimasukkan kedalam suatu matriks similaritas.
3.
Konstruksi dendogram berdasarkan nilai dalam
matriks similaritas
Untuk menghasilkan
strain( OTU )berdasarkan nilai indeks similaritas( SSm atau Sj ) maka dilakukan
pengclusteran, dalam tabel analisis kluster dengan menggunakan algoritma
pengklusteran average linkage. Berdasarkan hasil analisis kluster yang
diperoleh selanjutnya dikonstruksi dendogram untuk mrngklasifikasikan strain
mikrobia ( OTU ) dengan cara menggambar.
4.
Penentuan struktur taksonomis ( deteksiphena )
Penentuan struktur
taksosnomis yang di gambarkan oleh dendogram bersifat subjektif namun ada
beberapa aturan standar dalam melakukannya yaitu pendefinisian fena dengan
tingkat similaritas tertentu ( misalnya > 70% ). Setelah fena
didefinisikan maka proses klasiifikasi telah selesai. Banyaknya spesies strain
akan ditemukan.
BAB
III HASIL DAN PEMBAHASAN
No.
|
Unit Karakter (n)
|
Operational Taxonomi Unit OTU (t)
|
A
|
B
|
C
|
D
|
E
|
|
MORFOLOGI KOLONI
AGAR PLATE
Ukuran Koloni
|
|
1
|
Small
(kecil)
|
-
|
+
|
+
|
-
|
-
|
2
|
Moderate
(sedang)
|
+
|
-
|
-
|
-
|
-
|
3
|
Large
(Besar)
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
Bentuk Koloni
|
|
4
|
Circular
|
+
|
+
|
-
|
-
|
-
|
5
|
Irregular
|
-
|
-
|
+
|
-
|
-
|
6
|
Spindle
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
7
|
Filamentous
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
8
|
Rizoid
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
Tepian Koloni
|
|
9
|
Entire
|
+
|
+
|
+
|
-
|
-
|
10
|
Lobate
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
11
|
Undulate
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
12
|
Serrate
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
13
|
Felamentous
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
Elevasi Koloni
|
|
14
|
Flat
|
-
|
-
|
-
|
+
|
-
|
15
|
Raised
|
-
|
-
|
+
|
-
|
-
|
16
|
Convex
|
+
|
+
|
-
|
-
|
-
|
17
|
Umbonate
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
Warna Koloni
|
|
18
|
Kream
|
+
|
+
|
+
|
-
|
-
|
19
|
Pink
|
-
|
-
|
-
|
+
|
-
|
|
MEDIUM CAIR
Pertumbuhan bakteri
|
|
20
|
Uniform turbidity
|
-
|
+
|
+
|
-
|
-
|
21
|
Floculent
growth
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
22
|
Pellicle
|
+
|
-
|
-
|
-
|
-
|
23
|
Ring
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
24
|
Sediment
|
-
|
-
|
-
|
+
|
-
|
|
AGAR TEGAK
Pertumbuhan Bakteri
|
|
25
|
Merata
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
26
|
Tidak
Merata
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
Tipe Pertumbuhan bakteri
|
|
27
|
Filiform
|
-
|
-
|
-
|
-
|
+
|
28
|
Enchinulate
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
29
|
Papiliate
|
+
|
+
|
+
|
+
|
-
|
30
|
Beaded
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
31
|
Villose
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
32
|
Pulmose
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
33
|
Arborescent
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
AGAR MIRING
Ketebalan Pertumbuhan Bakteri
|
|
34
|
Tipis
|
-
|
-
|
-
|
+
|
+
|
35
|
Sedang
|
+
|
-
|
-
|
-
|
-
|
36
|
Lebat
|
-
|
+
|
+
|
-
|
-
|
|
Kekilatan Pertumbuhan Koloni
|
|
37
|
Mengkilat
|
+
|
+
|
+
|
-
|
-
|
38
|
Tidak
Mengkilat
|
-
|
-
|
-
|
+
|
+
|
|
Tipe Pertumbuhan Bakteri
|
|
39
|
Echinulate
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
40
|
Filiform
|
-
|
-
|
-
|
-
|
+
|
41
|
Effuse
|
+
|
-
|
-
|
-
|
-
|
42
|
Beaded
|
-
|
-
|
-
|
+
|
-
|
43
|
Spreading
|
-
|
+
|
+
|
-
|
-
|
44
|
Pulmose
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
45
|
Rhizoid
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
MORFOLOGI SEL
PEWARNAAN GRAM
Bentuk Sel
|
|
46
|
Basil
|
+
|
+
|
+
|
-
|
-
|
47
|
Coccus
|
-
|
-
|
-
|
+
|
+
|
|
Warna Sel (Tipe Gram)
|
|
48
|
Pink
(Negatif)
|
+
|
+
|
-
|
+
|
+
|
49
|
Ungu (Positif)
|
-
|
-
|
+
|
-
|
-
|
|
PEWARNAAN ENDOSPORA
Kehadiran Endospora
|
|
50
|
Ada
|
-
|
-
|
-
|
-
|
+
|
51
|
Tidak Ada
|
+
|
+
|
+
|
+
|
-
|
|
Bentuk Sel
|
|
52
|
Basil
|
+
|
-
|
+
|
-
|
+
|
53
|
Coccus
|
-
|
+
|
-
|
+
|
-
|
|
Warna
|
|
54
|
Pink
|
+
|
-
|
+
|
-
|
-
|
55
|
Hijau
|
-
|
-
|
-
|
-
|
+
|
|
PEWARNAAN TAHAN ASAM
|
|
56
|
Biru
(Negatif)
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
57
|
Merah
(Positif)
|
-
|
+
|
-
|
-
|
-
|
58
|
UJI BIOKIMIA
UJI KATALASE
|
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
59
|
UJI OKSIDASE
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
60
|
HIDROLISIS PATI
|
-
|
+
|
+
|
-
|
-
|
61
|
PENCAIRAN GELATIN
|
-
|
+
|
-
|
-
|
-
|
62
|
FERMENTASI
KARBOHIDRAT
Glukosa
|
|
+
|
+
|
-
|
-
|
-
|
63
|
Sukrosa
|
-
|
+
|
-
|
-
|
+
|
64
|
Laktosa
|
-
|
-
|
+
|
-
|
-
|
65
|
HIDROLISIS KASEIN
|
-
|
-
|
-
|
-
|
+
|
66
|
REDUKSI METYLEN BLUE (1:20.000)
|
-
|
+
|
-
|
+
|
+
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Keterangan :
a.
Jumlah karakter yang (+) untuk kedua strain
b.
Jumlah karakter yang (+) untuk strain pertama dan
(-) bagi strain kedua
c.
Jumlah rakter yang (-) untuk strain pertama dan (+)
bagi strain kedua
d.
Jumlah karakter yang (-) untuk strain kedua
Kalkulasi / Komputasi Nilai Similaritas SSm dan Sj
Hasil Perhitungan
A-B
>> a = 12 ; b = 11 ; c = 6 ; d = 37
Ssm
(A-B) = (a+d / a+b+c+d) x 100%
=
(12+37 / 66) x 100%
=
74,24 %
Sj
(A-B) = (a / a+b+c) x 100%
=
(12 / 29) x 100%
=
41,38 %
A-C >> a = 11 ; b = 8 ; c = 9 ; d = 38
Ssm
(A-C) = (11+38 / 66) x 100%
=
74,24 %
Sj
(A-C) = (11 / 11+8+9) x 100%
=
39,28 %
A-D >> a = 6 ; b =13 ; c = 9 ; d = 38
Ssm
(A-D) = (6+38 / 66) x 100%
=
66,67%
Sj
(A-D) = (6 / 6+13+9) x 100%
=
21,43%
A-E >> a = 5 ; b = 14 ; c = 10 ; d = 37
Ssm
(A-E) = (5+37 / 66) x 100%
=
63,64%
Sj
(A-E) = (5 / 5+14+10) x 100%
=
17,24%
B-C >> a = 13 ; b = 9 ; c = 7 ; d = 37
Ssm
(B-C) = (13+37 / 66) x 100%
=
75,76%
Sj
(B-C) = (13 / 13+9+7) x 100%
=
44,83%
B-D >> a = 7 ; b = 15 ; c = 8 ; d = 36
Ssm
(B-D) = (7+36 / 66) x 100%
=
65,15%
Sj
(B-D) = (7 / 7+15+8) x 100%
=
23,33%
B-E >> a = 5 ; b = 17 ; c = 10 ; d = 34
Ssm
(B-E) = (5+34 / 66) x 100%
=
59,09%
Sj
(B-E) = (5 / 5+17+10) x 100%
=
15,63%
C-D >> a = 5 ; b
= 15 ; c = 10 ; d = 36
Ssm
(C-D) = (5+36 / 66) x 100%
=
62,12%
Sj
(C-D) = (5 / 5+15+10) x 100%
=
16,67%
C-E >> a = 4 ; b = 16 ; c = 11 ; d = 35
Ssm
(C-E) = (4+35 / 66) x 100%
=
59,09%
Sj
(C-E) = ( 4 / 4+16+11) x 100%
=
12,90%
D-E >> a = 8 ; b = 7 ; c = 7 ; d = 44
Ssm
(D-E) = ( 8+44 / 66) x 100%
=
78,79%
Sj
(D-E) = (8 / 8+7+7) x 100%
=
36,36%
MATRIKS SIMILARITAS Ssm
|
A
|
B
|
C
|
D
|
E
|
A
|
100
|
|
|
|
|
B
|
74
|
100
|
|
|
|
C
|
74
|
76
|
100
|
|
|
D
|
67
|
65
|
62
|
100
|
|
E
|
63
|
59
|
59
|
79
|
100
|
CLUSTER
100
|
A
|
B
|
C
|
D
|
E
|
79
|
A
|
B
|
C
|
(D,E)
|
76
|
A
|
(B,C)
|
(D,E)
|
74
|
A
(B,C)
|
(D,E)
|
67
|
A
(B,C) (D,E)
|
DENDOGRAM
67 74
76 79 100
MATRIKS SIMILARITAS Sj
|
A
|
B
|
C
|
D
|
E
|
A
|
100
|
|
|
|
|
B
|
41
|
100
|
|
|
|
C
|
39
|
45
|
100
|
|
|
D
|
21
|
23
|
17
|
100
|
|
E
|
17
|
16
|
13
|
36
|
100
|
CLUSTER
100
|
A
|
B
|
C
|
D
|
E
|
45
|
B
|
(B,C)
|
D
|
E
|
41
|
A
(B,C)
|
D
|
E
|
36
|
A
(B,C)
|
(D,E)
|
23
|
A
(B,C) (D,E)
|
DENDOGRAMN
23 36 41 45 100
Terdapat 3 spesies, yaitu spesies (A) ; ( B,C) ; (D,E)
PEMBAHASAN
Pada praktikum ini
diperoleh suatu bentuk klasifikasi berdasarkan unit karakter dari strain yang
digunakan dengan analisis taksonomi numerik-fenetik. Strain-strain yang
digunakan adalah strain bakteri, antara lain : A, B, C, D dan E. Sedangkan
karakter-karakter yang digunakan dalam percobaan ini adalah 66 karakter.
Berdasarkan unit
karakter yang telah diteliti, diperoleh konstruksi dendogram dari perhitungan
Ssm dan dendogram dari perhitungan Sj. Hasil dari perhitungan Ssm menunjukkan
angka similaritas Ssm yang lebih besar dibandingkan dengan Sj. Berdasarkan
hasil perhitungan nilai similaritas dengan menggunakan Ssm maka strain bakteri
yang di amati dapat di golongkan menjadi dua species karena memiliki beberapa
sifat yang berbeda dan nilai similaritasnya ≥ 70%. Operational Taxonomy Unit
(OTU) pada strain D dan E di golongkan ke dalam satu species sedangkan OTU pada
strain A, B dan E di golongkan kedalam satu species.
Pada pengamatan karakter lima strain bakteri menurut Ssm,
maka telah didapatkan data matriks Ssm A-B sebesar 74,24%, Ssm A-C sebesar
74,24%, Ssm A-D sebesar 66,67%, Ssm A-E sebesar 63,64%, Ssm B-C sebesar 75,76%,
Ssm B-D sebesar 65,15%, Ssm B-E sebesar 59,09%,Ssm C-D sebesar 62,12%, Ssm C-E
sebesar 59,09%, dan Ssm D-E sebesar 78,79%.
Berdasarkan analisis pengclusteran, maka strain yang
pertama kali mengcluster adalah di strain D dengan strain E pada similaritas 79%jadi strain ini merupakan
satu spesies, strain B dengan strain C pada similaritas 76%, sehingga strain B
dan C adalah satu spesies dan strain A
pada similaritas 74% mengcluster strain A dan strain B sehingga dapat di
masukkan ke dalam satu spesies. Dan yang terakhir, semua strain mengcluster (Strain
A, strain B, strain C, strain D,dan strani E) yaitu pada similaritas 67%,jadi
jumlahnya ada dua spesies.
Sedangkan pada
pengamatan karakter lima strain bakteri
menurut Sj, maka telah didapatkan data matriks Sj A-B sebesar 74,24%, Sj A-C
sebesar 74,24%, Sj A-D sebesar 66,67%, Sj A-E sebesar 63,64%, Sj B-C sebesar
75,76%, Sj B-D sebesar 65,15%, Sj B-E sebesar 59,09%,Sj C-D sebesar
62,12%, Sj C-E sebesar 59,09%, dan Sj D-E sebesar 78,79%.
Berdasarkan analisis pengclusteran, maka strain
yang pertama kali mengcluster adalah di strain B dengan strain C pada similaritas 45%, strain A mengcluster
strain B dan strain C pada similaritas 36%, Kedua strain yang mengcluster
adalah distrain D dan strain E pada
similaritas 36%. Dan yang terakhir, semua strain mengcluster (Strain
A, strain B, strain C, strain D,dan E) yaitu pada similaritas 23%.
Jika di hitung dengan
menggunakan Sj, ke lima strain tersebut tidak ada yang memiliki nilai
similaritas ≥70 sehingga tidak ada strain yang dapat di gabungkan kedalam
species yang sama dan jumlah speciesnya
tetap, yaitu lima species. Kekerabatan paling dekat terjadi antara B dan C
dengan nilai similaritas 45 %. Selanjutnya terjadi clustering antara D, dan E
dengan nilai kekerabatan 36 %, membentuk kelompok. Kemudian kelompok strain B dan strain C tersebut membentuk
cluster dengan strain A pada nilai similaritas 36%.
Analisis kelompok
berdasarkan karakter menurut Ssm, menunjukkan pengelompokan OTU pada dendrogram
menunjukkan strain A, B dan C mengcluster tunggal sedangkan strain D dan E
merupakan jenis tersendiri. Kontruksi dendogramnya menujukkan terdapat 3
spesies mikroba. Sedangkan analisis kelompok berdasarkan karakter menurut Sj,
menunjukkan pengelompokan OTU pada dendogram menujukkan strain B dan C cluster
tunggal dan strain A merupakan strain yg karakternya mirip dengan strain B dan
C sedangkan strain D dan E juga merupakan cluster tunggal. Konstruksi dendogramnya
menujukkan terdapat 3 spesies.
Tingkat kemiripan
masing-masing strain ditentukan dengan menggunakan dua cara yaitu Simple
Matching Coeficient (Ssm) dan Jaccard coeficient(Sj). Tingkat kepercayaan
menurut saya lebih baik menggunakan Ssm karena tidak mengabaikan karakter yang tidak ada pada
masing-masing strain dan persentase kemiripan ≥70%,dimana (-) pada kedua strain tetap dihitung. Sedangkan pada Sj mengabaikan
karakter yang tidak ada pada kedua strain tersebut, dimana nilai (-) tidak
dihitung dan persentase kemiripan ≤ 70%.
BAB IV
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil
praktikum, didapatkan bahwa menurut Ssm terdapat dua spesies mikroba, strain A,B dan C termasuk kelompok yang sama
karena memiliki indeks similaritas 74%, dan strain D dan E termasuk kelompok strain yang sama dengan
indeks similaritas 79% namun berbeda spesies dengan strain A,B dan C. Dan smua
strain bergabung pada indeks similaritas 67%, sehingga di katakan spesies yang
berbeda, karena indeks similaritas yang normal adalah indeks similaritas > 70%.
Sedangkan pada Sj sebenarnya tidak terbentuk
jenis atau spesies yang dianggap sama karena tidak ada yang mempunyai nilai
indeks similaritas ≥ 70 %. Namun jika indeks similaritasnya > 70% maka dapat di temukan tiga jenis spesies.
Dari kedua cara yang di gunakan dalam
menghitung nilai similaritas tersebut, yang paling dapat di percaya adalah
Simple Matching Coeficient (SSM) karena dengan memasukkan sifat yang sama-sama
tidak di miliki OTU sangat membantu dalam mengklasifikasikan bakteri. Jika
bakteri tersebut sama-sama tidak memiliki suatu karakter, maka dapat di
simpulkan bahwa OTU tersebut memiliki hubungan kekerabatan yang dekat
DAFTAR
PUSTAKA
Anonim.2011.http//www.penggolongan-mikroba.com
diakses tanggal 28 November 2011
Hadioetomo,RS.1993.Mikrobiologi Dasar dalam Praktek.Teknik dan Prosedur
Dasar Laboratorium.PT.Gramedia.Jakarta
Lenny,Bernadeta.Petunjuk Praktikum Sistematika Mikroba.FMIPA
Biologi UR.Pekanbaru
Loy, B. W. 1994. Annalisis
Mikrobia Di Lahro . Jakarta : PT Raja Grafindo Persada.
Pelzar.MJ.2006.Dasar-Dasar Mikrobiologi.UI Press.Jakarta
Pramono, Hendro. 2007. Diktat Kuliah Mikrobiologi Dasar
Penggolongan Mikroba. Yogyakarta
: UIN Sunan Kalijaga FST.
Waluyo. 2008. Teknik Dan Metode Dasar Dalam
Mikrobiologi. Malang : UMM
Press.