Archaea: Struktur, Karakteristik & Domain

Archaea adalah klasifikasi kehidupan yang relatif baru yang awalnya diusulkan oleh Carl Woese, seorang ahli mikrobiologi Amerika, pada tahun 1977.

Dia menemukan bahwa bakteri, yaitu sel prokariotik tanpa nukleus, dapat dibagi menjadi dua kelompok berbeda berdasarkan materi genetiknya. Baik bakteri dan archaea adalah organisme bersel tunggal, tetapi archaea memiliki cara yang sama sekali berbeda membran sel struktur yang memungkinkan mereka bertahan hidup di lingkungan yang ekstrim.

Woese pada awalnya menyarankan bahwa kehidupan dikelompokkan ke dalam tiga domain Eukarya, Bakteri dan Archaebacteria. (Anda mungkin melihat ketiga nama ini dimulai dengan huruf kecil, tetapi ketika Anda berbicara tentang domain tertentu, istilahnya menggunakan huruf besar.)

Ketika penelitian lebih lanjut mengungkapkan bahwa sel-sel dari domain Archaebacteria sebenarnya sangat berbeda dari bakteri, istilah lama dihilangkan. Nama domain baru adalah Bakteri, Archaea dan Eukarya, di mana Eukarya terdiri dari organisme yang selnya memiliki nukleus.

Pada pohon kehidupan, sel-sel domain archaea terletak di antara sel-sel bakteri dan sel-sel eukarya, yang mencakup organisme multiseluler dan hewan tingkat tinggi.

Archaea bereproduksi secara aseksual melalui pembelahan biner; sel membelah menjadi dua seperti bakteri. Dalam hal membran dan struktur kimianya, sel-sel archaea berbagi fitur dengan: sel eukariotik. Karakteristik archaea yang unik termasuk kemampuan mereka untuk hidup di lingkungan yang sangat panas atau agresif secara kimiawi, dan mereka dapat ditemukan di seluruh Bumi, di mana pun. bakteri bertahan.

Archaea yang hidup di habitat ekstrim seperti mata air panas dan ventilasi laut dalam disebut extremophiles. Karena identifikasi mereka yang cukup baru sebagai domain terpisah di pohon kehidupan, menarik informasi tentang archae, evolusi mereka, perilaku mereka dan struktur mereka masih ada ditemukan.

Archaea adalah prokariota, yang berarti sel tidak memiliki inti atau membran-terikat lainnya organel dalam sel mereka.

•••Dan Chen | Sains

Seperti bakteri, sel memiliki cincin DNA melingkar, dan sitoplasma sel mengandung ribosom untuk produksi protein sel dan zat lain yang dibutuhkan sel. Tidak seperti bakteri, dinding sel dan membran bisa kaku dan memberikan sel bentuk tertentu seperti datar, berbentuk batang atau kubik.

Spesies Archaea berbagi karakteristik umum seperti bentuk dan metabolisme, dan mereka dapat bereproduksi melalui pembelahan biner seperti bakteri. Namun, transfer gen horizontal sering terjadi, dan sel-sel archaea dapat mengambil plasmid yang mengandung DNA dari lingkungannya atau bertukar DNA dengan sel lain.

Akibatnya, spesies archaea dapat berevolusi dan berubah dengan cepat.

Struktur dasar dinding sel archaea mirip dengan bakteri karena strukturnya didasarkan pada rantai karbohidrat.

Karena archaea bertahan hidup di lingkungan yang lebih bervariasi daripada bentuk kehidupan lainnya, dinding sel dan metabolisme sel mereka harus sama-sama bervariasi dan beradaptasi dengan lingkungannya.

Akibatnya, beberapa dinding sel archaea mengandung karbohidrat yang berbeda dari dinding sel bakteri, dan beberapa mengandung protein dan lipid untuk memberi mereka kekuatan dan ketahanan terhadap bahan kimia.

Beberapa karakteristik unik sel archaea adalah karena fitur khusus dari membran sel mereka.

Membran sel terletak di dalam dinding sel dan mengontrol pertukaran zat antara sel dan lingkungannya. Seperti semua sel hidup lainnya, membran sel archaea terdiri dari fosfolipid dengan rantai asam lemak, tetapi ikatan dalam fosfolipid archaea adalah unik.

Semua sel memiliki fosfolipid bilayer, tetapi dalam sel archaea, bilayer memiliki eter ikatan sedangkan sel bakteri dan eukariota memiliki ester obligasi.

Ikatan eter lebih tahan terhadap aktivitas kimia dan memungkinkan sel-sel archaea bertahan hidup di lingkungan ekstrem yang akan membunuh bentuk kehidupan lainnya. Sementara ikatan eter adalah karakteristik pembeda utama sel archaea, membran sel juga berbeda dari sel lain dalam detail struktur dan penggunaan panjangnya. isoprenoid rantai untuk membuat fosfolipid uniknya dengan asam lemak.

Perbedaan membran sel menunjukkan hubungan evolusioner di mana bakteri dan eukariota berkembang setelah atau terpisah dari archaea.

Seperti semua sel hidup, archaea mengandalkan replikasi DNA untuk memastikan bahwa sel anak identik dengan sel induk. Struktur DNA archaea lebih sederhana daripada eukariota dan mirip dengan struktur gen bakteri. DNA ditemukan dalam plasmid melingkar tunggal yang awalnya melingkar dan lurus sebelum pembelahan sel.

Sementara proses ini dan pembelahan biner berikutnya dari sel seperti yang terjadi pada bakteri, replikasi dan translasi urutan DNA terjadi seperti pada eukariota.

Setelah DNA sel terurai, enzim RNA polimerase yang digunakan untuk menyalin gen lebih mirip dengan RNA polimerase eukariota daripada enzim bakteri yang sesuai. Pembuatan salinan DNA juga berbeda dari proses bakteri.

Replikasi dan translasi DNA adalah salah satu cara di mana archaea lebih mirip sel hewan daripada bakteri.

Seperti halnya bakteri, flagela memungkinkan archaea untuk bergerak.

Struktur dan mekanisme operasi mereka serupa di archaea dan bakteri, tetapi bagaimana mereka berevolusi dan bagaimana mereka dibangun berbeda. Perbedaan ini sekali lagi menunjukkan bahwa archaea dan bakteri berevolusi secara terpisah, dengan titik diferensiasi awal dalam istilah evolusi.

Kesamaan di antara anggota kedua domain dapat ditelusuri ke pertukaran DNA horizontal antar sel nanti.

Flagel di archaea adalah tangkai panjang dengan dasar yang dapat mengembangkan aksi putar bersama dengan membran sel. Tindakan putar menghasilkan gerakan seperti cambuk yang dapat mendorong sel ke depan. Di archaea, tangkai dibuat dengan menambahkan bahan di dasar, sedangkan pada bakteri, tangkai berongga dibangun dengan memindahkan material ke atas pusat berongga dan menyimpannya di atas.

Flagela berguna dalam menggerakkan sel menuju makanan dan menyebar setelahnya pembelahan sel.

Karakteristik pembeda utama archaea adalah kemampuannya untuk bertahan hidup di lingkungan beracun dan habitat ekstrem.

Bergantung pada lingkungannya, archaea beradaptasi dengan memperhatikan dinding sel, membran sel, dan metabolismenya. Archaea dapat menggunakan berbagai sumber energi, termasuk sinar matahari, alkohol, asam asetat, amonia, belerang dan fiksasi karbon dari karbon dioksida di atmosfer.

Produk limbah termasuk metana, dan archaea metanogenik adalah satu-satunya sel yang mampu menghasilkan bahan kimia ini.

Sel-sel archaea yang mampu hidup di lingkungan yang ekstrim dapat diklasifikasikan tergantung pada kemampuannya untuk hidup dalam kondisi tertentu. Empat klasifikasi tersebut adalah:

• Toleransi untuk suhu tinggi: hipertermofilik.
  
• Mampu bertahan dalam lingkungan asam: asidofilik.
• Dapat bertahan hidup dalam cairan yang sangat basa: alkalifilik.
• Toleransi untuk kandungan garam tinggi: halofilik.

Beberapa lingkungan yang paling tidak bersahabat di Bumi adalah ventilasi hidrotermal laut dalam di dasar Samudra Pasifik dan mata air panas seperti yang ditemukan di Taman Nasional Yellowstone. Temperatur tinggi yang dikombinasikan dengan bahan kimia korosif biasanya memusuhi kehidupan, tetapi archaea seperti ignicoccus tidak memiliki masalah dengan lokasi tersebut.

Perlawanan archaea terhadap kondisi seperti itu telah mendorong para ilmuwan untuk menyelidiki apakah archaea atau organisme serupa dapat bertahan hidup di luar angkasa atau di planet yang tidak bersahabat seperti Mars.

Dengan karakteristik unik mereka dan kemunculannya yang relatif baru menjadi terkenal, domain Archaea berjanji untuk mengungkapkan karakteristik dan kemampuan yang lebih menarik dari sel-sel ini, dan mungkin menawarkan pengungkapan yang mengejutkan dalam in masa depan.