Domain Archaea

Surakarta, 11 Februari 2014

Salam I.M.A.J.I.N.A.S.I!!!Archaea adalah mahluk hidup ciptaan Allah yang paling efektif didunia, og bisa?. Ilmuwan telah mengidentifikasi archaea sebagai tipe prokariotik yang berbeda berdasarkan sekuen unik rRNA. Selain itu, archaea juga memiliki sifat yang berbeda dari bakteri, yaitu:

  • Archaea tidak memilki peptidoglikan di dinding selnya
  • Lipid membrane selnya merupakan percabangan rantai hidrokarbon
  • Asam amino inisial dalam rantai polipeptidanya berkodekan start kodon AUG, metionin (sama dengan eukariotik dan berbeda dengan bakteri (N-formylmetionin))

Archaea diklasifikasikan menjadi dua filum, yaitu Crenarchaeota dan Euryarchaeota terutama berdasarkan sekuen rRNA (skema 1). Archaea bereproduksi dengan pembelahan biner, bertunas, atau fragmentasi. Sebagian besar archaea berbentuk cocci, batang, atau spiral tetapi kadang berbentuk tidak biasa (skema 2). Dinding sel archaea beragam dan berkomposisi ragam komponen, termasuk protein, glikoprotein, lipoprotein, dan polisakarida. Sifat penting archaea lainnya adalah tidak ditemukan menimbulkan penyakit pada manusia dan hewan.

Skema taksonomik Archaea dan Bacteria
Skema 1. Skema taksonomik prokariotik berdasarkan keterkaitan menurut sekuen rRNA

Termofil
Skema 2. Termofil. (a). Geogemma, (b) Pyrodictium dengan perpanjangan filamen

Sebagian besar archaea hidup pada kondisi lingkungan yang moderat. Archae paling menarik adalah kelompok methanogen, yaitu mikroba yang dapat menghasilkan gas metan dan kelompok ekstrimofil.

Ekstrimofil
Ekstrimofil merupakan mikroba yang memerlukan kondisi ekstrim, meliputi suhu, pH dan/ kadar garam untuk keberlangsungan hidup.

  • Termofil

Termofil merupakan prokariotik yang memiliki DNA, RNA, membrane sitoplasma, dan protein yang bekerja pada suhu lebih dari 45oC karena komponen selular tersebut tidak berfungsi pada suhu rendah. Prokariotik yang hidup pada suhu diatas 80oC disebut hipertermofil. Sebagian besar archae termofilik masuk kedalam kelompok filum Crenarchaeota (sedikit pada filum Euryachaeota).

Tiga representative genera termofil adalah Acidanus, Pyrodictium, dan Sulfolobus (skema 2). Mikroorganisme ini hidup pada habitat bersulfur, mata air asam panas (Yellowstone National Park) dan daratan vulkanik (skema 3). Sel Pyrodictium yang hidup pada ventilasi hidrotermal laut, berbentuk piringan dengan perpanjangan protein tubul yang melekatkannya dengan sulfur. Sulfur digunakan sebagai aseptor electron terakhir dalam respirasi.

Yellowstone National Park
Skema 3. Habitat khusus archaea hipertermofilik: mata air panas kaya sulfur di Yellowstone National Park

Ilmuwan menggunakan mikroba termofil dan enzimnya untuk aplikasi teknologi DNA rekombinan karena struktur selular termofil dan enzimnya stabil dan berfungsi pada suhu dimana protein dan asam nukleat pada umumnya mengalami denaturasi serta mematikan sel bakteri. DNA polymerase dari archaea hipertermofilik dapat memungkinkan amplikasi otomatis DNA di dalam termosikler. Enzim stabil panas juga ideal untuk kebanyakan aplikasi industry, termasuk tambahan dalam ditergen laundry.

  • Halofil

Halofil diklasifikasikan masuk kedalam kelompok Euryarchaeota berdasarkan sekuen rRNA. Mikroba ini biasa hidup dihabitat ekstrim salinitas (garam) seperti laut mati, Great Salt lake, dan kolam evaporasi matahari yang digunakan untuk mengkonsentrasikan garam pada pembuatan garam dan produksi fertilizer (skema 4). Mikroba halofil dapat juga mengkolonisasi dan membusukkan makanan seperti ikan asin, sausage dan pork.

Laut mati palestina
Skema 4. Laut mati Palestina

Tabel archae thermofilik

Sifat yang membedakan halofil adalah mutlak tergantung pada konsentrasi NaCl lebih dari 9 % (larutan 1,5 molar) untuk menjaga bentuk dinding sel. Sebagian besar halofil tumbuh dan reproduksi dengan kisaran optimum NaCl antara 17-23% dan kebanyakan spesies dapat hidup pada larutan jenuh garam (35% NaCl). Mikroba halofil memilki pigmen merah sampai orange yang membantu proteksi dari intensitas cahaya tampak dan ultraviolet.

Mikroba halofil paling banyak dipelajari adalah Halobacterium salinarum. Mikroba ini unik dimana menggunakan energy matahari untuk menggerakan sintesis ATP dan tidak mensintesis senyawa organic dari CO2. Halobacterium tidak memiliki pigmen fotosintesis seperti klorofil dan bakterioklorofil. Mikroba ini mensintesis protein ungu yang disebut bakteriorodopsin yang mampu menyerap energy cahaya dan menggunakannya untuk memompa proton (ion hydrogen) untuk menyebrangi membrane sitoplasma untuk membentuk gradient proton. Halobacterium juga merotasikan flagelanya dengan energy dari gradient proton untuk memposisikan diri pada kedalam air yang tepat. Posisi ini penting untuk penyerapan cahaya yang maksimum.

Methanogen

Metanogen bersifat obligat anaerob masuk kedalam filum Euryarchaeota yamg mampu mengkonversi CO2, H2 dan asam organic menjadi gas metan (CH4). Mikroba ini merupakan kelompok terbesar archaea. Sebagian besar spesiesnya mesofilik ataupun beberapa metanogen termofilik telah diketahui. Contohnya, Methanopyrus yang memilki suhu optimum pertumbuhan 98oC dan tumbuh pada suhu air laut 110oC sekitar ventilasi hidrotermal bawah laut. Ilmuwan juga menemukan metanogen halofilik.

Metanogen berperan penting pada lingkungan melalui pengubahan sampah organic dalam sedimen kolam, danau, dan samudra menjadi metan. Metanogen lainya seperti Methanobacterium hidup pada colon hewan yang merupakan sumber utama gas metan di lingkungan. Metanogen yang menempati saluran intestinal sapi dapat memproduksi 400 liter methan perhari. Methanogen diketahui menghasilkan 10 treliun ton metan (dua kali lebih banyak dari kombinasi minyak, gas alam dan batu bara) yang tertimbun dalam lumpur lantai samudra. Terkadang produksi metan pada rawa menimbulkan gelembung-gelembung gas dipermukaan. Metan juga diebut gas rumah kaca, metan di atmosfer menjebak panas dimana dapat berkontribusis pada pemanasan global. Berpotensi 25 kali lebih kuat dari karbon dioksida untuk menyebabkan gas rumah kaca. Jika metan yang terjebak dalam sedimen samudra lepas, maka akan menimbulkan bencana iklim dunia.

Metanogen juga berguna untuk aplikasi industry. Tahap penting pada perlakuan limbah dalam digesti lumpur oleh metanogen dan perlakuan limbah pembakaran metan untuk menghasilkan panas dan menghasilkan energy listrik. Archaea menyusun sekitar sepertiga biomassa prokariotik pada pantai antaratika sehingga menyediakan makanan untuk hewan laut…Wahju S. Hidayat/ EnTech Indonesia

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: