Penulis: Dr. Zakuan Azizi bin Shamsul Harumain¹, Prof. Madya. Dr. Mohd Khalizan Sabullah², Ts. Dr. Nur Zaida Zahari²,Puan Rimi Repin³
¹Penyelidik dan Pensyarah Kanan, Jabatan Bioteknologi, Kulliyyah Sains, Universiti Islam Antarabangsa Malaysia (IIUM)
²Penyelidik dan Professor Madya, Fakulti Sains dan Sumber Alam, Universiti Malaysia Sabah.
³Timbalan Pengarah, Pentadbiran, Kewangan, Penyelidikan & Inovasi, Taman-Taman Sabah
Pernahkah anda terfikir bahawa ada tumbuhan yang mampu menyerap logam dalam kuantiti yang sangat tinggi dan logam ini kemudiannya boleh diekstrak semula untuk digunakan dalam pelbagai industri? Jawapannya ya! Tumbuhan yang diklasifikasikan sebagai tumbuhan hiperpenumpuk logam merupakan sejenis tumbuhan yang mempunyai kebolehupayaan untuk menyerap dan mengumpul logam bernilai tinggi seperti nikel, kobalt dan mangan di dalam bahagian atas tumbuhan terutamanya dibahagian daun dalam jumlah kepekatan yang sangat tinggi berbanding tumbuhan lain.
Tumbuhan hiperpenumpuk logam merupakan tumbuhan utama yang digunakan dalam teknologi fitoperlombongan. Teknologi ini mula dipelopor oleh seorang saintis barat iaitu Dr. Rufus Chaney dimana ianya mengaplikasikan penggunaan tumbuhan terutamanya tumbuhan hiperpenumpuk logam untuk menyerap logam dari kawasan yang sama ada mengandungi kandungan logam bernilai tetapi tidak berbaloi untuk diekstrak menggunakan teknologi sedia ada seperti kawasan bekas lombong atau kawasan tanah semulajadi yang mengandungi kandungan logam bernilai yang tinggi iaitu seperti tanah jenis ultramafik yang mengandungi nikel yang tinggi. Selepas tumbuhan ini menyerap logam-logam tersebut, daun-daun yang dituai daripada tumbuhan ini kemudiannya dikeringkan sebelum melalui proses pirolisis bagi menghasilkan bijih biologi yang mengandungi logam yang boleh diekstrak semula untuk digunakan dalam pelbagai industri seperti industri kimia, automobil, pembuatan bateri dan lain-lain.
Bagi mengklasifikasikan tumbuhan sebagai hiperpenumpuk logam ataupun tidak, saintis telah mengenalpasti jumlah aras kepekatan setiap logam yang tertentu di dalam daun sebagai panduan. Sebagai contoh, bagi mengklasifikasikan sesuatu tumbuhan sebagai hiperpenumpuk logam nikel, tumbuhan tersebut perlu mengandungi kepekatan nikel sekurang-kurangnya 1000 mg/kg nikel di dalam daun sedangkan tumbuhan biasa yang lain hanya mampu untuk bertahan sehingga sekitar 75 – 150 mg/kg nikel sahaja. Jumlah aras kepekatan logam dalam tumbuhan bagi logam lain adalah seperti 10,000 mg/kg bagi logam mangan, 3000 mg/kg bagi logam zink, 1000 mg/kg bagi logam aluminium, arsenik dan plumbum, 300 bagi logam kuprum, kobalt dan kromium, 100 mg/kg bagi logam selenium, kadmium, perak dan titanium, dan juga 1 mg/kg bagi logam emas (Fadzil et al 2024).

Bagaimanakah proses penyerapan dalam tumbuhan hiperpenumpuk logam lebih tinggi berbanding tumbuhan lain? Secara asasnya, setiap tumbuhan mempunyai mekanisma penyerapan logam daripada persekitaran kerana tumbuhan memerlukan logam seperti mangan, zink, ferum dan kuprum dalam proses metabolisma. Logam-logam ini diserap ke dalam tumbuhan melalui bahagian akar dan kemudiannya dibawa ke bahagian lain dalam tumbuhan samada melalui pengangkutan aktif ataupun pasif. Walaupun setiap tumbuhan mampu menyerap logam, setiap tumbuhan juga mempunyai had pengambilan logam yang tertentu kerana pengambilan logam berlebihan juga memberikan kesan toksik dan boleh menyebabkan kematian kepada tumbuhan tersebut. Menariknya, tumbuhan yang diklasifikasikan sebagai hiperpenumpuk logam ini mempunyai had penyerapan logam yang sangat tinggi menyebabkan mereka boleh hidup dikawasan logam berkepekatan tinggi berbanding tumbuhan-tumbuhan lain.
Berdasarkan kajian analisa transkriptomik, saintis telah melihat peningkatan jumlah penghasilan gen yang bertanggungjawab dalam mengangkut logam nikel seperti Natural resistance-associated macrophage protein (Nramp) transporter, Iron Regulated/ Ferroportin (IREG/FPN) transporters, Iron-Regulated transporter 1 dan metal tolerance protein (MTP1) di dalam sel tumbuhan hiperpenumpuk logam nikel berbanding tumbuhan biasa apabila tumbuhan itu didedahkan kepada kepekatan nikel yang tinggi (Fadzil et al 2024). Gen-gen ini bertanggungjawab menghasilkan protein pengangkut logam yang berfungsi mengangkut logam antara pelbagai bahagian sel di dalam tumbuhan, termasuk ke dalam vakuol. Proses ini membantu mengurangkan kesan toksik logam tersebut kepada tumbuhan. Ini membuktikan bahawa jumlah ekspresi gen yang bertanggungjawab penghasilan protein pengangkut logam dalam sel tumbuhan merupakan faktor utama yang memberi kelebihan kepada tumbuhan hiperpenumpuk logam untuk menyerap dan bertahan terhadap kepekatan logam yang tinggi berbanding tumbuhan lain.

Berdasarkan kajian terkini oleh Reeves et al 2018, sebanyak 721 spesis tumbuhan hiperpenumpuk bagi pelbagai jenis logam telah ditemui dan dikaji oleh para saintis diseluruh dunia. Daripada keseluruhan jumlah ini, tumbuhan hiperpenumpuk logam nikel mencatatkan jumlah spesis tumbuhan yang paling banyak ditemui iaitu sebanyak 532 spesis, majoriti daripadanya adalah dari keluarga Euphorbiaceae, Brassicacea, Asteraceae, Flacourtiaceae (Salicaceae), Buxaceae dan Rubiaceae. Menariknya, 20 jenis spesis tumbuhan hiperpenumpuk pelbagai jenis logam seperti nikel, kobalt dan mangan juga telah ditemui di Sabah hasil kajian bersama penyelidik luar negara dari University of Queensland, Australia dan Taman-taman Sabah yang diketuai oleh Dr. Antony van der Ent.
Berdasarkan kajian mereka, spesis Phyllanthus rufuschaneyi, iaitu satu tumbuhan endemik yang hanya boleh didapati dinegeri Sabah, telah dikenalpasti dapat menyerap logam nikel setinggi 25,000 mg/kg di dalam daun menjadikan spesis ini sebagai tumbuhan hiperpenumpuk logam nikel yang paling tinggi didunia! Selain daripada itu, Sabah juga merupakan habitat kepada spesis tumbuhan hiperpenumpuk logam lain seperti kobalt iaitu daripada spesis Rinorea bengalensis yang mampu menyerap kobalt setinggi 1200 mg/kg. Terbaharu, spesis Antidesma puncticulatum juga telah dikenalpasti sebagai tumbuhan hiperpenumpuk bagi logam mangan (46,480 mg/kg) melalui kaedah saringan menggunakan mesin XRF ke atas koleksi daun di herbarium Jabatan Perhutanan Sabah (van der Ent et al 2019). Ini menjadikan negeri Sabah sebagai negeri yang paling berpotensi tinggi untuk mempelopor teknologi fitoperlombongan di Malaysia. Kebolehupayaan spesis Phyllanthus rufuschanyei yang mampu menyerap logam nikel dengan sangat tinggi telah menarik minat pelbagai pihak terutamanya penyelidik dan pelabur dari luar dan dalam negara untuk mengkaji dengan lebih lanjut tentang kebolehupayaan spesis ini untuk digunakan dalam teknologi fitoperlombongan.
Baru-baru ini, Universiti Teknologi Mara Sabah bersama dengan Botanickel Sabah Sdn Bhd telah mendatangani memorandum perjanjian bagi menjalankan kajian penyelidikan perladangan logam (agroperlombongan) ke atas tanah ultramafik menggunakan tumbuhan – tumbuhan hiperpenumpuk logam di Sabah. Terdahulu, pihak Kementerian Sains, Teknologi dan Inovasi (MOSTI) dengan hasil kerjasama bersama Kementerian Sains, Teknologi dan Inovasi Sabah, Majlis Biodiversiti Sabah, Taman-taman Sabah, Universiti Malaysia Sabah, Universiti Islam Antarabangsa Malaysia dan NanoMalaysia Berhad selaku rakan industri tempatan juga telah memeterai memorandum perjanjian juga bagi mengkaji kebolehupayaan beberapa tumbuhan hiperpenumpuk logam di Sabah termasuk dari spesis Phyllanthus rufuschaneyi untuk menyerap semula bahan aktif bateri ion lithium seperti nikel dan kobalt yang boleh digunakan kembali dalam proses penghasilan bateri ion lithium sekaligus dapat meningkat nilai komersial tumbuhan-tumbuhan ini di Sabah.
Ciri-ciri utama seperti kadar pertumbuhan yang cepat, jumlah biojisim yang tinggi dan mampu tumbuh setinggi 1 – 6 meter menjadikan spesis Phyllanthus rufuschaneyi ini lebih istimewa dan mendapat perhatian yang sangat tinggi daripada para saintis diseluruh dunia kerana kebanyakan tumbuhan hiperpenumpuk logam dibenua eropah adalah daripada jenis tumbuhan herba (spesis Alyssum murale) yang lebih kecil dari segi saiz biojisim berbanding tumbuhan tropika. Kebolehupayaan tumbuhan hiperpenumpuk logam dari spesis Phyllanthus rufuschaneyi ini untuk menyerap nikel dengan sangat tinggi memberi seribu satu persoalan tentang fungsi nikel itu terhadap tumbuhan tersebut. Hipotesis awal yang dicadangkan oleh Dr. Antony dan pasukan adalah tumbuhan hiperpenumpuk logam nikel ini menyerap nikel dengan sangat tinggi bagi mengelakkan daripada serangan serangga perosak, namun hipotesis ini masih lagi belum dibuktikan sepenuhnya (Bouman et al 2018).


Habitat utama tumbuhan jenis hiperpenumpuk logam adalah dikawasan tanah yang mengandungan kandungan logam semulajadi yang tinggi. Sebagai contoh, tanah jenis ultramafik yang mudah didapati di negeri Sabah dengan keluasan sekitar 3500 km2 mengandungi nikel yang tinggi iaitu sekitar 2000 – 4000 mg/kg nikel berbanding tanah-tanah lain. Oleh itu, tumbuhan yang hidup dikawasan ini bukan sahaja mempunyai keupayaan untuk bertahan pada kepekatan nikel yang tinggi, bahkan mampu menyerap dan mengumpul logam dibahagian daun dalam kepekatan yang sangat tinggi. Ini kerana kebanyakan tumbuhan biasa hanya mampu untuk bertahan pada kepekatan 75 – 150 mg/kg nikel sahaja. Walaubagaimanapun, tidak semua tumbuhan yang hidup dikawasan ini mampu menyerap logam dengan sangat tinggi di dalam daun dan dikategorikan sebagai tumbuhan hiperpenumpuk logam. Hunt et al (2014) mengklasifikasikan strategi tumbuhan terhadap logam kepada tiga jenis kategori iaitu hiperpenumpuk logam, penyingkir logam dan penunjuk logam. Tumbuhan penyingkir logam hanya mampu untuk bertahan pada kepekatan logam yang tinggi dengan cara mengumpulkan logam tersebut dibahagian rizosfera namun tidak akan mengumpulkan logam tersebut ke bahagian atas tumbuhan seperti dibahagian daun. Tumbuhan penunjuk logam pula berupaya untuk mengumpul jumlah logam di dalam setiap bahagian tumbuhan sama dengan jumlah logam di dalam tanah persekitaran.
Tumbuhan hiperpenumpuk logam juga boleh ditanam dikawasan bekas lombong yang masih mengandungi jumlah logam bernilai tetapi berbaloi untuk diekstrak menggunakan teknologi sedia ada seperti penggunaan mesin dan bahan kimia. Permintaan yang semakin meningkat terhadap logam bernilai daripada pelbagai industri telah meningkatkan aktiviti perlombongan, dan secara tidak langsung, jumlah sisa lombong yang dihasilkan setiap tahun. Kebimbangan terhadap pengurusan sisa lombong timbul kerana sisa lombong sering mengandungi tahap logam yang tinggi dan beracun (contohnya: arsenik, merkuri, kadmium, dan nikel) serta hidrokarbon. Sisa lombong juga sering mengandungi tahap bahan organik atau makronutrien yang rendah dan akibatnya, tidak menyokong pertumbuhan dan kelangsungan hidup banyak organisma, termasuk bakteria, dan kawasan ini sering kekal tanpa tumbuhan. Kawasan perlombongan lama, terutamanya, sering dikaitkan dengan pencemaran logam disebabkan oleh pengurusan sisa yang buruk dan kekurangan kesedaran alam sekitar pada masa lalu. Banyak daripada tapak perlombongan lama ini kini menjadi ancaman besar kepada kesihatan manusia disebabkan penyebaran partikel yang mengandungi logam beracun di udara, tanah, dan air. Oleh itu, kebolehupayaan tumbuhan hiperpenumpuk logam untuk bukan sahaja boleh hidup dikawasan yang mengandungi logam yang tinggi bahkan menyerap logam tersebut ke dalam bahagian daun, dapat memberi satu pendekatan baru dalam pengurusan sisa perlombongan yang lebih mampan, mesra alam dan yang paling utama, menjana pendapatan daripada penghasilan bijih biologi hasil daripada teknologi fitoperlombongan. Negeri Pahang yang mencatatkan aktiviti perlombongan emas yang paling tinggi di Malaysia, boleh menjadi pelopor dalam penggunaan teknologi fitoperlombongan dikawasan bekas lombong. Ini sekaligus dapat memperbaiki kualiti tanah dikawasan tersebut dan pada masa yang sama, menyediakan habitat baru kepada hidupan melalui proses rehabilitasi dengan menanam pelbagai jenis tumbuh-tumbuhan hiperpenumpuk logam.

Selain daripada Sabah, negeri-negeri lain seperti Pahang, Perak, Kelantan dan Terengganu yang juga kaya dengan sumber mineral seperti emas dan unsur nadir bumi (rare earth element) juga berkemungkinan besar mempunyai spesis tumbuhan hiperpenumpuk logam yang bernilai tinggi. Walaupun majoriti tumbuhan hiperpenumpuk logam tertumpu kepada logam nikel, kita tidak dapat menolak kewujudan tumbuhan hiperpenumpuk logam lain seperti emas terutamanya dikawasan hutan simpan yang kaya dengan khazanah alam dan masih tidak diterokai. Namun, proses pencarian spesis tumbuhan istimewa ini mungkin berdepan dengan faktor kepupusan akibat daripada aktiviti pembalakan dan perlombongan haram yang telah dijalan sebelum spesis bernilai ini ditemui. Eksplorasi pencarian tumbuhan hiperpenumpuk logam di Semenanjung Malaysia masih boleh dilaksanakan di kawasan-kawasan hutan simpan yang masih menyimpan seribu satu khazanah negara. Oleh itu, kerjasama kuat antara pelbagai pihak terutamanya pihak kerajaan negeri, Kementerian Sumber Asli, Alam Sekitar dan Perubahan Iklim, Kementerian Sains, Teknologi dan Inovasi, agensi-agensi Kerajaan berkepentingan, universiti-universiti tempatan dan syarikat swasta tempatan perlulah diwujudkan bagi memelihara dan memulihara tumbuhan-tumbuhan ini daripada pupus ataupun dieksploitasi oleh pihak luar memandangkan ianya mempunyai potensi komersial yang sangat tinggi dalam sektor fitoperlombongan. Pemeliharaan dan pemuliharaan spesis-spesis tumbuhan hiperpenumpuk logam ini dapat ditingkatkan melalui aktiviti pengkomersialan yang dapat memberi manfaat kepada rakyat dari segi peluang pekerjaan, harta intelek dan juga pelaburan antarabangsa. Antara lain, perlaksanaan petunjuk geografi (Geographical Indicator) ke atas produk fitoperlombongan seperti bijih biologi yang hanya boleh dihasilkan oleh tumbuhan-tumbuhan hiperpenumpuk logam terutamanya di Sabah boleh didaftarkan menerusi Perbadanan Harta Intelek Malaysia (MyIPO). Ini secara langsung dapat memberikan tempoh perlindungan selama 10 tahun dari tarikh ianya didaftarkan bagi memastikan hasil fitoperlombongan melalui tumbuhan-tumbuhan hiperpenumpuk logam ini hanya boleh dilaksanakan di kawasan yang didaftarkan sahaja. Bukan sahaja itu, hak melaksanakan kajian dan penyelidikan ke atas khazanah negara ini wajar diberikan kelebihan kepada penyelidik tempatan sahaja bagi mengelakkan sumber biologi seperti jujukan DNA daripada dieksploitasi ke dalam tanaman luar negara dan seterusnya menjejaskan nilai tumbuhan-tumbuhan hiperpenumpuk tempatan untuk digunakan dalam teknologi fitoperlombongan.
Rujukan
Bouman, R., van Welzen, P., Sumail, S., Echevarria, G., Erskine, P. D., & van der Ent, A. (2018). Phyllanthus rufuschaneyi: a new nickel hyperaccumulator from Sabah (Borneo Island) with potential for tropical agromining. Botanical studies, 59, 1-12.
Fadzil, F. N. M., Mohamad, M. A. N., Repin, R., & Harumain, Z. A. S. (2023). Metal uptake and tolerance in hyperaccumulator plants: Advancing phytomining strategies. Rhizosphere, 100836.
Hunt, A. J., Anderson, C. W., Bruce, N., García, A. M., Graedel, T. E., Hodson, M., … & Clark, J. H. (2014). Phytoextraction as a tool for green chemistry. Green Processing and Synthesis, 3(1), 3-22.
Reeves, R. D., Baker, A. J., Jaffré, T., Erskine, P. D., Echevarria, G., & van Der Ent, A. (2018). A global database for plants that hyperaccumulate metal and metalloid trace elements. New Phytologist, 218(2), 407-411.
van Der Ent, A., Ocenar, A., Tisserand, R., Sugau, J. B., Echevarria, G., & Erskine, P. D. (2019). Herbarium X-ray fluorescence screening for nickel, cobalt and manganese hyperaccumulator plants in the flora of Sabah (Malaysia, Borneo Island). Journal of Geochemical Exploration, 202, 49-58.
https://dissco.ch/lets-grow-our-metals/