Adaptasi Organisme Ekstremofil : Asidofilik, Alkalifilik, Termofilik, Psikrofilik, Xerofilik, Barofilik, Halofilik

Ekstremofil adalah organisme yang telah berevolusi untuk bertahan hidup di lingkungan yang dulunya dianggap sama sekali tidak dapat dihuni. Lingkungan ini tidak ramah, mencapai kondisi ekstrim panas, keasaman, tekanan, dan dingin yang akan berakibat fatal bagi sebagian besar bentuk kehidupan lainnya. Karena ekstremofil hidup di ujung spektrum yang ekstrem, ekstremofil dapat menunjukkan rentang kondisi yang memungkinkan adanya kehidupan.

Namun, satu hal penting yang perlu diperhatikan adalah bahwa ekstremofil hanya bersifat "ekstrem" dari perspektif antroposentris. Misalnya, sementara oksigen sangat diperlukan bagi diri kita sendiri dan sebagian besar kehidupan di Bumi, banyak organisme tumbuh subur di lingkungan tanpa oksigen sama sekali.

Ekstremofil dapat dibagi menjadi dua kategori besar: organisme ekstremofilik, dan organisme toleran ekstrem. Seperti yang ditunjukkan pada sufiks "philic", yang diterjemahkan menjadi "mencintai", organisme ekstremofilik memerlukan satu atau lebih kondisi ekstrem untuk berkembang, sementara organisme toleran ekstrem tumbuh secara optimal pada kondisi yang lebih 'normal' tetapi masih mampu bertahan hidup satu atau lebih fisiokimia ekstrem nilai-nilai.

Kebanyakan ekstremofil adalah organisme mikroskopis yang termasuk dalam domain kehidupan yang dikenal sebagai archaea. Namun, mengatakan bahwa ekstremofil dibatasi pada domain ini tidaklah tepat. Beberapa ekstremofil termasuk dalam domain bakteri , dan beberapa bahkan eukariota multiseluler.

Enzim yang disekresikan oleh ekstremofil, yang disebut "ekstremozim", yang memungkinkan mereka berfungsi di lingkungan terlarang seperti itu sangat menarik bagi para peneliti medis dan bioteknik. Mungkin mereka akan menjadi kunci untuk menciptakan pengobatan berbasis genetika, atau menciptakan teknologi yang dapat berfungsi dalam kondisi ekstrim.

Ahli astrobiologi juga tertarik pada ekstremofil karena ketahanannya yang luar biasa di lingkungan yang membeku. Ekstremofil, atau "psikrofil", yang aktif di lingkungan seperti itu meningkatkan kemungkinan adanya kehidupan di planet lain, karena sebagian besar benda di tata surya membeku. Selain itu, sifat biokimia dari psikrofil tersebut, seperti kemampuan untuk menggunakan arsenik daripada fosfor untuk menciptakan energi, memperbesar kemungkinan adanya kehidupan di luar bumi. Dan, karena ekstremofil dapat menunjukkan rentang kondisi yang memungkinkan kehidupan, mereka juga dapat memberikan petunjuk tentang bagaimana dan di mana mencari kehidupan di badan matahari lain.

Jenis-Jenis Ekstremofil

Tentu saja, kondisi lingkungan yang berbeda memerlukan adaptasi yang berbeda oleh organisme yang hidup dalam kondisi tersebut. Ekstremofil diklasifikasikan menurut kondisi di mana mereka tumbuh. Biasanya, bagaimanapun, lingkungan adalah campuran dari kondisi fisiokimia yang berbeda, membutuhkan ekstrimofil untuk beradaptasi dengan beberapa parameter fisiokimia. Ekstremofil yang ditemukan dalam kondisi seperti itu disebut "polekstremofil".

Asidofil

Asidofil disesuaikan dengan kondisi dengan nilai pH asam yang berkisar dari 1 hingga 5. Kelompok ini mencakup beberapa eukariota, bakteri, dan archaea yang ditemukan di tempat-tempat seperti kolam sulfur, area yang tercemar oleh drainase tambang asam, dan bahkan perut kita sendiri!

Asidofil mengatur tingkat pH mereka melalui berbagai mekanisme khusus beberapa di antaranya pasif (tidak mengerahkan energi), dan beberapa di antaranya aktif (mengerahkan energi). Mekanisme pasif biasanya melibatkan penguatan membran sel terhadap lingkungan luar, dan mungkin melibatkan sekresi biofilm untuk menghalangi difusi molekul ke dalam sel , atau mengubah membran sel seluruhnya untuk memasukkan zat pelindung dan asam lemak . Beberapa asidofil dapat mengeluarkan molekul penyangga untuk membantu meningkatkan tingkat pH internalnya. Mekanisme pengaturan pH aktif melibatkan pompa ion hidrogen yang mengeluarkan ion hidrogen dari sel dengan kecepatan tinggi yang konstan.

Alkalifil

Alkaliphiles disesuaikan dengan kondisi dengan nilai pH dasar 9 atau lebih tinggi. Mereka mempertahankan homeostasis dengan mekanisme pasif dan aktif. Mekanisme pasif termasuk pengumpulan poliamina sitoplasma di dalam sel. Poliamina kaya dengan gugus amino bermuatan positif yang menyangga sitoplasma di lingkungan basa. Mekanisme pasif lainnya adalah memiliki permeabilitas membran yang rendah, yang menghambat pergerakan proton masuk dan keluar sel. Metode regulasi aktif melibatkan saluran ion natrium yang membawa proton ke dalam sel.

Termofil

Thermophiles berkembang dalam suhu yang sangat tinggi antara 113 dan 251 derajat Fahrenheit. Mereka dapat ditemukan di tempat-tempat seperti ventilasi hidrotermal, sedimen vulkanik, dan mata air panas. Keberlangsungan hidup mereka di tempat-tempat seperti itu dapat diakreditasi oleh extremozymes mereka. The asam amino dari jenis enzim tidak kehilangan bentuk dan misfold mereka dalam panas yang ekstrim, yang memungkinkan untuk fungsi yang tepat lanjutan.

Psikrofil

Psikrofil (juga dikenal sebagai Cryophiles) berkembang dalam suhu yang sangat rendah dari 5 derajat Fahrenheit atau lebih rendah. Kelompok ini termasuk dalam ketiga domain kehidupan (bakteri, archaea, dan eukarya), dan mereka dapat ditemukan di tempat-tempat seperti tanah dingin, permafrost, es kutub, air laut yang dingin, dan kantong salju alpine.

Salah satu cara mereka bertahan hidup dalam cuaca dingin yang ekstrem dapat dikaitkan dengan ekstremozim mereka, yang terus berfungsi pada suhu rendah, dan sedikit lebih lambat pada suhu yang bahkan lebih rendah. Psikrofil juga mampu menghasilkan protein yang berfungsi dalam suhu dingin, dan mengandung asam lemak tak jenuh dalam jumlah besar di membran plasma yang membantu menyangga sel dari dingin. Yang paling menonjol, bagaimanapun, beberapa psikrofil mampu mengganti air dalam tubuh mereka dengan trehalosa gula, mencegah pembentukan kristal es yang berbahaya.

Xerofil

Xerophiles atau Xerofilik tumbuh dalam kondisi yang sangat kering yang bisa sangat panas atau sangat dingin. Mereka telah ditemukan di tempat-tempat seperti Gurun Atacama, Cekungan Besar, dan Antartika. Seperti teman psikrofilik mereka, beberapa xerofil memiliki kemampuan untuk menggantikan air dengan trehalosa, yang juga dapat melindungi membran dan struktur lain dari periode dengan ketersediaan air yang rendah.

Barophile (Piezophile)

Barofilik adalah organisme yang tumbuh paling baik di bawah tekanan tinggi 400 atm atau lebih. Mereka dapat bertahan hidup dengan mengatur fluiditas fosfolipid di membran. Fluiditas ini mengkompensasi gradien tekanan antara bagian dalam dan luar sel, dan lingkungan luar. Barophiles ekstrim tumbuh secara optimal pada 700 atm atau lebih tinggi, dan tidak akan tumbuh pada tekanan yang lebih rendah.

Halofil

Halophiles adalah organisme yang membutuhkan konsentrasi garam yang tinggi untuk pertumbuhannya. Pada salinitas melebihi 1,5 M, bakteri prokariotik dominan. Namun, kelompok ini termasuk dalam ketiga domain kehidupan, tetapi dalam jumlah yang lebih kecil.

Mengatasi tantangan lingkungan hipersalin dimulai dengan meminimalkan kehilangan air seluler. Halofil melakukan ini dengan mengakumulasi zat terlarut di sitoplasma melalui berbagai mekanisme. Arkea halofilik menggunakan pompa ion natrium-kalium untuk mengeluarkan natrium dan kalium asupan. Bakteri halotolerant menyeimbangkan tekanan osmotik dengan menggunakan gliserol sebagai zat terlarut yang kompatibel.

Contoh-Contoh Ekstremofil

Snottite

Juga dikenal sebagai "snoticle", snottites terdiri dari koloni bakteri sel tunggal yang tinggal di gua, ekstremofilik. Koloni ini terlihat mirip dengan stalaktit, tetapi memiliki konsistensi ingus. Koloni bakteri ini bertahan dari toksisitas dan keasaman yang ekstrim, di antara kondisi fisiokimia ekstrim lainnya. Mereka bertahan hidup dengan menggunakan kemosintesis untuk mengubah senyawa belerang vulkanik menjadi energi dan limbah asam sulfat .

Cacing Tabung Raksasa

Cacing tabung raksasa adalah ekstremofil laut dalam yang ditemukan di dekat ventilasi hidrotermal yang hidup dalam kondisi tekanan tinggi, panas tinggi, dan tidak ada sinar matahari. Perairan di dekat ventilasi hidrotermal bisa mencapai suhu 600 derajat Fahrenheit, dan tekanannya bisa mencapai hampir 9.000 psi! Tanpa saluran pencernaannya sendiri, mereka bertahan hidup dalam kondisi seperti itu dengan bantuan mitra simbiosisnya: bakteri ekstremofilik yang hidup di usus tengah cacing tabung raksasa. Bakteri, yang dapat mencapai setengah dari berat cacing, menggunakan kemosintesis untuk mengubah oksigen, hidrogen sulfida, dan karbon dioksida menjadi molekul organik yang dapat digunakan cacing sebagai makanan.

Tardigrades

Secara teknis lebih toleran terhadap ekstremitas daripada ekstremofilik, makhluk mikroskopis berkaki delapan ini adalah salah satu organisme paling tangguh yang dikenal manusia. Mereka memiliki dua strategi bertahan hidup: satu jika terjadi banjir, dan satu jika terjadi pembekuan atau kekeringan. Saat terjadi banjir, tardigrades mengembang sendiri seperti balon, memungkinkannya mengapung ke permukaan tempat mereka memiliki akses ke oksigen. Dalam kasus kekeringan atau kondisi beku, tardigrada memiliki kemampuan luar biasa untuk menggantikan lebih dari 97% air di tubuh mereka dengan sejenis gula yang disebut trehalosa. Hal ini mengurangi kebutuhan akan air dan mencegah pembentukan kristal es yang akan terbentuk dengan air dan membahayakan organisme ini. Dengan menggunakan teknik bertahan hidup ini, makhluk-makhluk ini bertahan hidup dari suhu -458 derajat Fahrenheit hingga 300 derajat Fahrenheit,tekanan enam kali lebih besar dari yang ditemukan di bagian terdalam lautan, dosis radiasi yang mematikan, dan bahkan ruang hampa udara! Namun, semakin lama tardigrada berada dalam kondisi tidak optimal, semakin rendah peluang mereka untuk bertahan hidup.

Loricifera

Organisme mikroskopis ini pertama kali dikumpulkan dari kedalaman cekungan Laut Mediterania di mana air asin jenuh garam yang mereka huni tidak bercampur atau disiram oleh air di atasnya. Mereka menghuni sedimen laut, tumbuh subur di lingkungan yang asin, sulfida, beku, dan bertekanan tinggi tanpa oksigen atau cahaya. Ini dimungkinkan karena, tidak seperti kita, Loricifera memiliki hidrogenosom yang tidak memerlukan oksigen, bukan mitokondria , untuk menghasilkan energi!

Grylloblattidae

Grylloblattidae adalah famili serangga psikrofilik yang ditemukan di lingkungan dingin seperti puncak gunung, gletser, dan lapisan es. Mereka lebih menyukai suhu antara 33,8 dan 39,2 derajat Fahrenheit tepat di atas titik beku. Ketika suhu turun di bawah titik beku, serangga ini menggali melalui salju dan tinggal di dekat tanah  jika tidak, mereka berisiko mati karena pembentukan kristal es di tubuh mereka.