Bakteri & Archaea Materi Biologi Kelas 10

Kehidupan di Bumi telah berkembang selama lebih dari 3,5 miliar tahun, dan sebagian besar sejarah itu didominasi oleh mikroorganisme. Dua kelompok mikroba paling tua dan berpengaruh adalah Bakteri dan Archaea. Keduanya tergolong organisme prokariotik, artinya tidak memiliki inti sel sejati, namun memiliki ciri khas, adaptasi, dan peranan yang membedakan mereka. Artikel ini akan mengulas secara komprehensif mengenai bakteri dan archaea, mulai dari asal-usul, struktur, metabolisme, hingga pengaruhnya terhadap manusia dan lingkungan.

Asal-usul & Sejarah

Bakteri dan Archaea dipercaya sebagai penghuni awal Bumi ketika atmosfer masih minim oksigen dan kondisi lingkungan ekstrem. Fosil mikroba purba menunjukkan bahwa keduanya sudah ada sejak 3,5 miliar tahun lalu.

• Bakteri berkembang di berbagai habitat dan menjadi pionir dalam membentuk biosfer melalui fotosintesis dan siklus biogeokimia.

• Archaea, ditemukan kemudian pada tahun 1977 oleh Carl Woese, awalnya dianggap sebagai "bakteri ekstrem" karena hidup di lingkungan keras. Namun, analisis genetik memperlihatkan bahwa Archaea berbeda secara fundamental dari Bakteri, bahkan lebih dekat kekerabatannya dengan Eukarya (organisme dengan inti sel).

  Struktur Sel

  Bakteri

  Bakteri memiliki struktur sederhana:

• Dinding sel: Melindungi sel, mempertahankan bentuk, mencegah lisis.

• Membran plasma: Tempat metabolisme seperti respirasi atau fotosintesis.

• Nukleoid: DNA sirkuler tanpa membran inti.

• Plasmid: DNA tambahan yang sering membawa gen resistensi.

• Ribosom 70S: Tempat sintesis protein.

• Flagela/Pili: Alat gerak dan perlekatan.

Archaea

Archaea mirip bakteri secara morfologi, namun memiliki keunikan:

• Membran lipid eter: Memberikan stabilitas pada suhu tinggi atau salinitas ekstrem.

• Protein unik: Untuk bertahan di pH rendah, tekanan tinggi, atau kondisi anaerob.

• Enzim khusus: Tahan panas (thermophilic) dan digunakan dalam bioteknologi.

Metabolisme

Bakteri dan Archaea menunjukkan keragaman metabolik luar biasa.

Bakteri

• Heterotrof: Memanfaatkan bahan organik (contoh: Escherichia coli).

• Autotrof: Membuat makanan sendiri, bisa lewat fotosintesis (Cyanobacteria) atau kemosintesis.

• Aerob/Anaerob: Ada yang membutuhkan oksigen, ada pula yang mati jika terkena oksigen.

Archaea

• Metanogenik: Menghasilkan metana, penting dalam siklus karbon.

• Halofil ekstrem: Hidup di salinitas tinggi, memanfaatkan cahaya untuk energi dengan pigmen retinal.

• Termofil ekstrem: Hidup di suhu mendidih, misalnya di ventilasi hidrotermal.

• Asidofil: Bertahan di lingkungan sangat asam.

Peran dalam Ekosistem

Bakteri

• Siklus biogeokimia: Mengikat nitrogen, mendekomposisi bahan organik.

• Simbiotik: Hidup bersama organisme lain, misalnya bakteri usus manusia yang membantu pencernaan.

• Patogen: Beberapa menyebabkan penyakit (tuberkulosis, kolera, dll).

Archaea

• Penghasil metana: Penting dalam ekologi rawa dan perut hewan ruminansia.

• Stabilisasi ekosistem ekstrem: Menjadi produsen utama di habitat ekstrim di mana organisme lain sulit bertahan.

• Interaksi dengan bakteri: Kadang hidup berdampingan, saling melengkapi dalam siklus energi.

Archaea & Evolusi Kehidupan

Archaea memberi wawasan unik tentang asal-usul eukariota. Analisis genetik menunjukkan bahwa nenek moyang eukariota kemungkinan merupakan gabungan antara Archaea dan Bakteri. Hal ini mendukung hipotesis endosimbiosis, di mana organel seperti mitokondria berasal dari bakteri yang bersimbiosis dalam sel nenek moyang eukariotik.

Aplikasi dalam Kehidupan Manusia

Bakteri

1. Industri pangan: Fermentasi (keju, yogurt, tempe, kecap).

2. Kesehatan: Probiotik, produksi antibiotik.

3. Lingkungan: Bioremediasi (menguraikan limbah berbahaya).

4. Pertanian: Fiksasi nitrogen, pupuk hayati.

Archaea

1. Bioteknologi: Enzim tahan panas (Taq polymerase dari Thermus aquaticus) digunakan dalam PCR.

2. Energi: Produksi biogas metana dari metanogen.

3. Astrobiologi: Studi archaea memberi petunjuk kemungkinan adanya kehidupan di planet ekstrem seperti Mars atau Europa.

4. Farmasi: Potensi dalam pengembangan obat antikanker dan antivirus.

Bakteri, Archaea, dan Kesehatan Manusia

• Mikrobioma manusia didominasi bakteri, namun archaea juga hadir, misalnya Methanobrevibacter smithii di usus.

• Keseimbangan mikroba sangat penting: ketidakseimbangan dapat memicu obesitas, diabetes, bahkan gangguan mental.

• Studi terkini menunjukkan interaksi antara bakteri dan archaea bisa memengaruhi metabolisme dan sistem imun manusia.

Tantangan Penelitian

Meskipun penting, masih banyak misteri:

• Sebagian besar mikroba tidak bisa dikultur di laboratorium.

• Keragaman genetik archaea belum sepenuhnya dipahami.

• Hubungan evolusi antara archaea, bakteri, dan eukariota masih terus diteliti.

Bakteri dan Archaea adalah dua kelompok mikroba purba yang membentuk dasar kehidupan di Bumi. Meski mirip secara morfologi, keduanya berbeda secara biokimia dan genetik. Bakteri sangat berperan dalam kesehatan, industri, dan lingkungan, sementara Archaea membuka wawasan tentang kehidupan ekstrem, evolusi, serta aplikasi bioteknologi canggih. Dengan penelitian yang terus berkembang, pemahaman tentang kedua kelompok ini tidak hanya memperluas wawasan tentang kehidupan di Bumi, tetapi juga kemungkinan kehidupan di luar angkasa.