Arkea
Arkea atau archaea (tunggal "archaeon") merupakan satu domain atau kerajaan mikroorganisme bersel satu. Mikroba-mikroba ini adalah prokariota, berarti mereka tidak memiliki inti sel atau organel dibatasi-membran lainnya di dalam selnya.
Arkea awalnya diklasifikasikan sebagai bakteri, menerima nama archaebacteria (di kerajaan Archaebacteria), tetapi klasifikasi ini sudah usang. Sel arkea memiliki sifat unik yang memisahkan mereka dari dua domain lain dari kehidupan, Bacteria dan Eukaryota. Arkea dibagi lagi menjadi beberapa filum yang diakui. Klasifikasi sulit karena mayoritas belum diteliti di laboratorium dan hanya terdeteksi oleh analisis asam nukleat mereka dalam sampel dari lingkungan mereka.
Arkea dan bakteri umumnya serupa dalam ukuran dan bentuk, meskipun beberapa arkea memiliki bentuk yang sangat aneh, seperti sel-sel datar dan berbentuk persegi dari "Haloquadratum walsbyi". Meskipun kesamaan visual mereka dengan bakteri, arkea memiliki gen dan beberapa jalur metabolik yang lebih serupa dengan yang dimiliki eukariota, terutama enzim yang terlibat dalam transkripsi
dan translasi. Aspek lain dari biokimia arkea yang unik, seperti ketergantungan mereka pada lipid eter di membran sel mereka. Arkea menggunakan sumber energi lebih dari eukariota: berkisar dari senyawa organik, seperti gula, amonia, ion logam atau bahkan gas hidrogen. Arkea toleran-garam (Haloarchaea) menggunakan sinar matahari sebagai sumber energi, dan spesies lain dari arkea
memfiksasi karbon; namun, tidak seperti tanaman dan cyanobacteria, tidak ada arkea yang melakukan semuanya. Arkea bereproduksi secara aseksual dengan pembelahan biner, fragmentasi, atau tunas; tidak seperti bakteri dan eukariota, tidak ada spesies yang dikenal membentuk spora.
Arkea awalnya dipandang sebagai ekstremofil yang tinggal di lingkungan yang keras, seperti mata air panas dan danau garam, tetapi mereka telah ditemukan di berbagai habitat, termasuk tanah, lautan, rawa dan usus besar manusia, rongga mulut, dan kulit. Arkea sangat banyak di lautan, dan arkea plankton mungkin salah satu kelompok organisme yang paling banyak di planet ini. Arkea
adalah bagian utama dari kehidupan bumi dan mungkin memainkan peran dalam siklus karbon dan siklus nitrogen. Tidak ada contoh yang jelas dari patogen atau parasit arkea yang dikenal, tetapi mereka seringkali mutualis atau komensal. Salah satu contoh adalah metanogen yang mendiami saluran pencernaan manusia dan ruminansia, dimana jumlah mereka yang besar membantu pencernaan.
Metanogen digunakan dalam produksi biogas dan pengolahan limbah, dan enzim dari arkea ekstremofil yang dapat bertahan pada suhu tinggi dan pelarut organik dimanfaatkan dalam bioteknologi.
Pada sebagian besar abad ke-20, prokariota dianggap sebagai satu kelompok organisme dan diklasifikasikan berdasarkan biokimia, morfologi dan metabolisme mereka. Misalnya, mikrobiolog mencoba mengklasifikasikan mikroorganisme berdasarkan struktur dinding sel mereka, bentuk mereka, dan zat-zat yang mereka konsumsi. Pada tahun 1965, Linus Pauling dan Emile Zuckerland mengusulkan untuk menggunakan urutan gen dalam
berbagai prokariota untuk mengetahui bagaimana mereka berhubungan satu sama lain. Pendekatan ini, yang dikenal sebagai filogenetik, adalah metode utama yang digunakan saat ini. Arkea pertama kali diklasifikasikan sebagai kelompok yang terpisah dari prokariota pada tahun 1977 oleh Carl Woese dan George E. Fox pada pohon filogenetik berdasarkan urutan dari gen RNA ribosomal
(rRNA). Kedua kelompok awalnya bernama Archaebacteria dan Eubacteria dan diperlakukan sebagai kerajaan atau upakerajaan, yang oleh Woese dan Fox disebut "Urkingdoms". Woese berpendapat bahwa kelompok ini adalah semacam prokariota yang secara fundamental berbeda dari kehidupan yang lain. Untuk menekankan perbedaan ini, Woese kemudian mengusulkan sistem alami baru organisme dengan tiga
Domain terpisah: Eukarya, Bacteria dan Archaea, dalam apa yang sekarang dikenal sebagai "Revolusi Woesian".
Kata arkea berasal dari bahasa Yunani Kuno, yang berarti "hal-hal kuno", karena wakil pertama dari domain Archaea adalah metanogen dan diasumsikan bahwa metabolisme mereka mencerminkan suasana primitif bumi dan organisme kuno. Untuk waktu yang lama, arkea terlihat sebagai ekstremofil yang hanya ada di habitat ekstrem seperti mata air panas dan danau garam. Namun, seiring habitat baru
dipelajari, organisme yang lebih ditemukan. Halofilik ekstrem dan hipertermofilik mikroba juga termasuk dalam Archaea. Pada akhir abad ke-20, arkea telah diidentifikasi dalam lingkungan non-ekstrem juga. Hari ini, mereka dikenal sebagai kelompok besar dan beragam organisme yang tersebar luas di alam dan yang umum di semua habitat. Apresiasi baru tentang pentingnya dan keberadaan
arkea berasal dari penggunaan reaksi berantai polimerase ("polymerase chain reaction", PCR) untuk mendeteksi prokariota dari sampel lingkungan (seperti air atau tanah) dengan melipatgandakan gen ribosom mereka. Hal ini memungkinkan deteksi dan identifikasi organisme yang belum dibudidayakan di laboratorium.
Klasifikasi arkea, dan prokariota pada umumnya, adalah bidang yang bergerak cepat dan diperdebatkan. Sistem klasifikasi saat ini bertujuan untuk mengatur arkea ke dalam kelompok organisme yang berbagi fitur struktural dan nenek moyang yang sama. Klasifikasi ini sangat bergantung pada penggunaan urutan gen RNA ribosomal untuk mengungkapkan hubungan antara organisme (filogenetik molekuler).
Sebagian besar spesies yang dapat dikultur dan diteliti dengan baik dari arkea adalah anggota dari dua filum utama, Euryarchaeota dan Crenarchaeota. Kelompok-kelompok lain telah dibuat secara tentatif. Misalnya, spesies aneh "Nanoarchaeum equitans", yang ditemukan pada tahun 2003, telah diberikan filum sendiri, Nanoarchaeota. Sebuah filum baru Korarchaeota juga
telah diusulkan. Ini berisi sekelompok kecil spesies termofilik biasa yang berbagi fitur dari kedua filum utama, tetapi yang paling erat terkait dengan crenarchaeota. Spesies baru terdeteksi lain dari arkea hanya jauh terkait dengan salah satu kelompok ini, seperti "Archaeal Richmond Mine acidophilic nanoorganisms" (ARMAN), yang ditemukan pada tahun 2006 dan beberapa organisme terkecil.
Sebuah superfilum- TACK- telah diusulkan yang mencakup Thaumarchaeota, Aigarchaeota, Crenarchaeota, dan Korarchaeota. Superfilum ini mungkin terkait dengan asal usul eukariota. Baru-baru ini, superfilum Asgard telah dinamai dan diajukan sebagai lebih dekat dengan eukariota asli dan merupakan kelompok saudari dari TACK.
Klasifikasi arkea menjadi spesies juga kontroversial. Biologi mendefinisikan spesies sebagai kelompok organisme terkait. Kriteria pembiakan eksklusif yang familiar (organisme yang dapat berkembang biak dengan satu sama lain tetapi tidak dengan yang lain) tidak membantu di sini karena arkea bereproduksi secara aseksual.
Arkea menunjukkan transfer gen horizontal yang tinggi antara garis keturunan. Beberapa peneliti menyarankan bahwa individu dapat dikelompokkan menjadi populasi seperti-spesies dengan genom yang sangat mirip dan jarang mentransfer gen ke/dari sel dengan genom kurang terkait, seperti dalam genus "Ferroplasma" Di sisi lain, studi di "Halorubrum" menemukan transfer genetik signifikan ke/dari populasi yang kurang terkait,
membatasi penerapan kriteria ini. Kekhawatiran kedua adalah sejauh mana sebutan spesies memiliki arti praktis.
Pengetahuan terkini tentang keragaman genetik adalah fragmentaris dan jumlah spesies arkea tidak dapat diperkirakan dengan akurat. Perkiraan jumlah filum berkisar antara 18-23, yang hanya 8 memiliki perwakilan yang telah dibudidayakan dan dipelajari secara langsung. Banyak dari kelompok-kelompok hipotesis dikenal dari urutan rRNA tunggal, menunjukkan bahwa perbedaan di antara organisme ini
tetap tidak jelas. Bakteri juga mengandung banyak mikroba yang belum dikultur dengan implikasi yang sama untuk karakterisasi.