Prokariota

Prokariota adalah makhluk hidup yang tidak memiliki membran inti sel (= karyon), sedangkan eukariota memiliki membran inti sel. Semua prokariota adalah uniseluler, kecuali myxobacteria yang sempat menjadi multiseluler di salah satu tahap siklus hidup biologinya.^[1] Kata prokaryota’' berasal dari Yunani πρό- (pro-) "sebelum" + καρυόν (karyon) "kacang atau biji".^[2]

Prokariota terbagi menjadi dua domain: Bakteri dan Arkea. Arkea baru diakui sebagai domain sejak 1990. Arkea pada awalnya diperkirakan hanya hidup di kondisi yang tidak nyaman, seperti dalam suhu, pH, dan radiasi yang ekstrem, tetapi kemudian Arkea ditemukan juga di berbagai macam habitat.

Eukariota memiliki inti sel yang mengandung DNA, sedangkan prokariotik tidak punya inti sel dan materi genetiknya tidak berada dalam membran. Karena terlalu besarnya perbedaan struktur dan genetik dari keduanya, pada 1977 Carl Woese memecah prokariota menjadi Bakteri dan Arkea (sebelumnya Eubacteria dan Archaebacteria), dengan mengusulkan sistem tiga-domain yang terdiri dari Eukariota (atau "Eukarya"), Bacteria, dan Arkea, yang merevisi dari sistem dua kerajaan.^[3]

Genom dari prokariota berada dalam suatu kompleks DNA/protein dalam sitosol, bernama nukleoid, yang tidak memiliki membran nukleus.^[4] Prokariota pada umumnya tidak punya kompartemen membran sel seperti mitokondria dan kloroplas sehingga fosforilasi oksidatif dan fotosintesis terjadi di sepanjang membran plasma.^[5] Namun, prokariota memiliki struktur internal, seperti sitoskeleton,^[6][7] dan khusus bakteri ordo Planctomycetes memiliki membran di sekitar nukleoid dan mempunyai organel membran sel.^[8]

Prokariota juga hanya mengandung satu lingkaran DNA kromosomal yang stabil, tersimpan dalam nukleoid, sedangkan DNA dalam eukariota ditemukan dalam kromosom yang tertutup rapat dan terorganisasi. Meskipun beberapa eukariota memiliki struktur DNA satelit bernama plasmid, biasanya plasmid identik dengan prokariota, dan banyak gen penting dalam prokariota tersimpan dalam plasmid.^[2]

Prokariota memiliki rasio luas permukaan terhadap isi sehingga memiliki tingkat metabolik yang lebih tinggi, tingkat pertumbuhan yang lebih tinggi dan otomatis durasi perkembangbiakan yang pendek dibanding Eukariota.^[2] Di samping itu, Sel prokariota biasanya lebih kecil daripada eukariota.^[2]

Kesamaannya, eukariota dan prokariota sama-sama mengandung struktur RNA/protein yang besar, dinamakan ribosom, yang menghasilkan protein.

Bakteri dan arkea berkembang biak secara aseksual, yaitu kebanyak secara fisi biner atau tunas. Pertukaran dan rekombinasi genetik bisa terjadi, namun ini merupakan transfer gen horisontal dan bukan replikasi, yaitu melibatkan DNA yang ditransfer antara dua sel, seperti halnya konjugasi bakteri.

Penelitian terbaru menunjukkan bahwa semua prokariota memiliki sitoskeleton yang lebih primitif daripada sitoskeleton eukariota. Di samping homologi dari aktin dan tubulin (MreB dan FtsZ) komponen dari flagela yang tersusun heliks, bernama flagellin, merupakan salah satu dari protein sitoskeletal dari bakteri yang paling penting sebagai penyedia latar belakang struktural dari kemotaksis, respons fisiologis sel yang dasar dari bakteri. Setidaknya, beberapa prokariota juga mengandung struktur intrasel, yaitu berupa organela primitif. Organel membran (atau membran antar sel) terdapat di beberapa prokariota seperti vakuola dan sistem membran yang dipakai khusus untuk metabolisme, seperti fotosintesis atau kemolithotrofi. Beberapa spesies juga mengandung mikrokompartemen yang disertai protein yang memiliki peran fisiologis tertentu (misal karboksisom atau vakuola udara).

Sebagian besar prokariota berukuran 1 µm sampai 10 µm, tetapi ukurannya bisa beragam mulai 0.2 µm sampai 750 µm (Thiomargarita namibiensis).

Berikut ini struktur sel dari prokariota: flagela, membran sel, dinding sel (kecuali genus Mycoplasma), sitoplasma, ribosom, nucleoid, glikokalix, inklusi

Berikut ini empat bentuk dasar prokariota:^[9]

• Coccus - berbentuk sferik
• Bacilli - berbentuk tangkai
• Spirochaete - berbentuk spiral
• Vibrio - berbentuk koma

Prokariota hidup di hampir semua lingkungan di bumi selama ada airnya. Beberapa archaea dan bakteri tumbuh dengan baik dalam lingkungan yang ekstrem, seperti suhu tinggi (termofilia) atau salinitas tinggi (halofilia). Makhluk hidup seperti ini disebut juga ekstremofilia. Banyak archaea yang berperan sebagai plankton di laut. Prokariota simbiotik hidup di dalam atau pada tubuh makhluk hidup lain, termasuk manusia.

Model evolusi dari makhluk hidup pertama adalah prokariota, yang kemudian berevolusi menjadi protobion, lalu eukariota secara umum dikatakan berevolusi dari sini.^[10] Akan tetapi, banyak ilmuwan yang mempertanyakan kesimpulan ini, karena menurut mereka spesies prokariota yang hidup saat ini berevolusi dari nenek moyang eukariotik yang lebih kompleks melalui proses simplifikasi.^[11][12][13] Ilmuwan lain berpendapat bahwa tiga domain muncul secara bersamaan, dari sekumpulan sel-sel yang bervariasi yang membentuk satu kolam gen.^[14] Kontroversi ini diringkas pada tahun 2005:^[15]

Belum ada konsensus di antara para ahli biologi mengenai posisi eukariota dalam skema evolusi. Pendapat terkini mengenai evolusi eukariota meliputi:

1. eukariota muncul pertama kali dalam evolusi dan prokariota berevolusi dari mereka,
2. eukariota muncul bersamaan dengan eubacteria dan archeabacteria sehingga nenek moyang eukariota sejajar dengan prokariota,
3. eukariota muncul melalui kejadian simbiotik, yaitu asal mula endosimbiotik dari inti sel,
4. eukariota muncul tanpa endosimbiosis,
5. eukariota muncul melalui kejadian simbiotik, yaitu asal mula endosimbiotik yang bersamaan dari flagela dan inti sel.

Fosil tertua prokariota ditemukan sekitar 3.5 miliar tahun yang lalu, yaitu sekitar 1 miliar tahun setelah pembentukan kerak bumi. Bahkan hari ini, prokariota mungkin adalah bentuk kehidupan yang paling berhasil dan banyak. Eukariota muncul dalam catatan fosil beberapa masa kemudian, dan mungkin telah terbentuk dari endosimbiosis dari beberapa nenek moyang prokariota. Fosil eukariota tertua berumur sekitar 1.7 miliar tahun. Akan tetapi, beberapa bukti genetik mengarah pada kesimpulan bahwa eukariota muncul 3 miliar tahun yang lalu.^[16]

Bumi adalah satu-satunya tempat ditemukannya kehidupan, tetapi beberapa ilmuwan berpendapat bahwa ada bukti kehidupan/fosil prokariota di Mars;^[17][18] tetapi pendapat ini masih menjadi skeptisisme dan debat yang dipertimbangkan.^[19][20]

Prokariota telah berdiversifikasi besar-besaran dalam waktu lama. Metabolisme prokariota jauh lebih bervariasi daripada eukariota, sehingga tercipta bermacam-macam tipe prokariota. Misalnya, di samping memakai fotosintesis atau senyawa organik sebagai energi, seperti halnya eukariota, prokariota mendapat energi dari senyawa anorganik sepertiH2S, sehingga membuat prokariota bisa bertahan di lingkungan yang sedingin permukaan salju Antartika, dan sepanas lubang hidrotermal dasar laut dan sumber air panas.

• Archaea dan Bacteria, dua taksa prokariota
• Monera, Kerajaan (biologi) dari sistem klasifikasi kuno yang meliputi prokariota
• Struktur sel bakteri
• Virus
• Prion