Cyanobacteria (Bakteri Hijau-Biru): Pengertian, Ciri, Reproduksi, Cara Hidup, Habitat, Contoh, dan Peranannya. Cyanobacteria (Yunani, kyanos = biru, = bacterion = batang kecil) sering disebut ganggang biru sebab berwarna hijau kebiruan. Cyanobacteria dapat berfotosintesis dan sebagian memiliki tubuh berbentuk benang ganggang yang sebenarnya karena bersifat prokariotik, sedangkan ganggang memiliki sel eukariotik. Cyanobacteria merupakan anggota dari Eubacteria. Kajian evolusi menyatakan bahwa Cyanobacteria ini sudah menghuni bumi sekitar 3,8 milyar tahun yang lalu, dan sebagian sudah menjadi fosil atau lapisan kerak stromatolit.
Berbeda dengan bakteri pada umumnya yang bersifat uniseluler (sel tunggal), bentuk tubuh Cyanobacteria ada yang multiseluler dan ada pula yang uniseluler. Tubuh Cyanobacteria yang multiseluler berbentuk filamen (benang), contohnya Oscillatoria, Microcoleus, Rivularia, Plectonema boryanum, dan Anabaena. Cyanobacteria uniseluler ada yang berbentuk bulat soliter (sendiri) dan ada pula yang berkoloni. Cyanobacteria yang berbentuk bulat soliter misalnya Chroococcus dan Anacytis, sedangkan Cyanobacteria yang berbentuk bulat berkoloni, misalnya Merismopedia, Nostoc, Gloeocapsa, dan Mycrocytis. Ukuran tubuh Cyanobacteria berkisar 1 μm - 60 μm, sehingga mudah diamati dengan mikroskop cahaya biasa. Oscillatoria princeps merupakan Cyanobacteria berbentuk benang dengan ukuran tubuh terbesar.
Cyanobacteria yang berbentuk benang disebut juga trikoma, terdiri atas sel-sel yang tersusun seperti rantai. Pada trikoma terdapat beberapa sel dengan bentuk dan fungsi yang berbeda-beda, yaitu sebagai berikut.
[caption id="attachment_704" align="aligncenter" width="385"]
filamen acyanobacteria[/caption]
Struktur sel penyusun tubuh Cyanobacteria mirip dengan sel bakteri Gram negatif, dengan ciri utama memiliki dinding sel yang mengandung lapisan peptidoglikan yang tipis. Sel Cyanobacteria terdiri atas bagian-bagian, yaitu lapisan lendir, dinding sel, membran plasma, membran fotosintetik, mesosom, sitoplasma, ribosom, granula penyimpanan, vakuola gas, protein padat, dan nukleoplasma (DNA).
Cyanobacteria dapat hidup secara bebas maupun bersimbiosis mutualisme dengan organisme lainnya. Hal ini disebabkan cyanobacteria merupakan organisme fotoautotrof yang mampu berfotosintesis untuk menyusun makanannya sendiri dengan menggunakan senyawa sederhana, seperti karbon dioksida (CO2), amonia (NH3), nitrit (NO2), nitrat (NO3), dan ion anorganik lainnya (misalnya fosfat, PO43−). Cyanobacteria memiliki kesamaan dengan alga (ganggang), yaitu memiliki klorofil a, mampu menggunakan air sebagai sumber elektron, dan mereduksi karbon dioksida menjadi karbohidrat.
Cyanobacteria dapat hidup di berbagai habitat, antara lain air laut, air tawar, rawa, sawah, kolam, air got, tanah, tembok, batu, gurun, bahkan menempel pada tumbuh-tumbuhan. Beberapa spesies dapat hidup di habitat yang ekstrem , misalnya di perairan yang bersuhu tinggi (± 72° C) atau di lingkungan asam dengan pH 4, contohnya Synechococcus lividus . Di mata air panas Yellowstone National Park yang bersuhu 72°C, Cyanobacteria dapat tumbuh subur dan terlihat sebagai lapisan tipis berlendir yang mengambang di permukaan air.
Pada saat-saat tertentu di mana jumlah nutrisi dalam lingkungan mencukupi, maka populasi Cyanobacteria tumbuh subur dengan cepat, yang disebut blooming. Blooming Cyanobacteria sering terjadi di perairan yang mengandung limbah industri atau limbah pertanian dengan kadar nitrogen atau fosfat yang tinggi. Blooming menyebabkan perairan tertutup oleh Cyanobacteria. Sehingga oksigen dan cahaya matahari tidak bisa menembus ke bagian bawah perairan. Hal ini dapat menyebabkan kematian tumbuhan dan ikan yang hidup di dalamnya. Blooming Microcystis sp. dan Nodularia sp. ternyata menimbulkan masalah lain, yaitu menghasilkan racun (toksin) yang membahayakan organisme lainnya. Di Australia, sejumlah biri-biri mati setelah meminum air yang mengandung racun akibat blooming Cyanobacteria seperti Nostoc dapat hidup bersimbiosis mutualisme dengan jamur membentuk lichen, yang dapat hidup di tempat di mana organisme lain tidak dapat hidup (misalnya di tembok atau batu), sehingga berperan sebagai organisme perintis (pioner). Organisme perintis mampu membuka lahan baru untuk tumbuhnya organisme lainnya, seperti lumut dan paku-pakuan. Dalam hubungan simbiosis mutualisme ini, Cyanobacteria memberikan makanan berupa senyawa organik bagi jamur, sedangkan jamur menyediakan lingkungan, kelembapan, dan perlindungan bagi Cyanobacteria.
Cyanobacteria bereproduksi secara aseksual, yaitu dengan pembelahan biner, fragmentasi, dan pembentukan endospora.
Pembelahan biner dapat terjadi pada Cyanobacteria uniseluler maupun multiseluler yang berbentuk filamen (benang). Pada Cyanobacteria uniseluler, sel-sel hasil pembelahan ada yang langsung memisah, dan ada pula yang tetap bergabung sehingga membentuk koloni (misalnya Gloeocapsa). Sel-sel hasil pembelahan pada Cyanobacteria yang berbentuk filamen menyebabkan filamen menjadi bertambah panjang.
Fragmentasi adalah pemutusan sebagian tubuh organisme. Bagian tubuh yang terlepas akan tumbuh menjadi individu baru. Fragmentasi terjadi pada Cyanobacteria yang berbentuk filamen. Pemutusan bagian tubuh dapat terjadi di bagian-bagian tertentu pada sel-sel yang mati. Filamen hasil pemutusan disebut hormogonium. Hormogonium ini memiliki panjang filamen yang berbeda-beda, dan bila terlepas dari filamen induk maka akan tumbuh menjadi Cyanobacteria baru. Contoh Cyanobacteria yang mengalami fragmentasi antara lain Oscillatoria sp dan Plectonema boryanum.
Pembentukan endospora terjadi bila kondisi lingkungan kurang menguntungkan, misalnya pada kondisi kekeringan. Sel yang mengandung endospora ini disebut akinet. Akinet berasal dari sel vegetatif, berukuran lebih besar dari sel-sel tubuh lainnya karena mengandung cadangan makanan, dan berdinding tebal. Bila kondisi lingkungan membaik, maka endospora akan tumbuh menjadi Cyanobacteria baru, contohnya Nostoc sp.
Beberapa jenis Cyanobacteria menguntungkan karena dapat mengikat nitrogen sehingga menambah unsur hara tanah. Ada pula Cyanobacteria yang dimanfaatkan untuk suplemen makanan. Namun, ada juga Cyanobacteria yang merugikan, misalnya menghasilkan racun, menutupi permukaan perairan saat terjadi blooming alga, dan melapukkan tembok bangunan. Peranan beberapa Cyanobacteria dapat dilihat di bawah ini.
Tabel Contoh Cyanobacteria dan Peranannya
A. Ciri-Ciri Cyanobacteria
1. Bentuk dan Ukuran Tubuh Cyanobacteria
Berbeda dengan bakteri pada umumnya yang bersifat uniseluler (sel tunggal), bentuk tubuh Cyanobacteria ada yang multiseluler dan ada pula yang uniseluler. Tubuh Cyanobacteria yang multiseluler berbentuk filamen (benang), contohnya Oscillatoria, Microcoleus, Rivularia, Plectonema boryanum, dan Anabaena. Cyanobacteria uniseluler ada yang berbentuk bulat soliter (sendiri) dan ada pula yang berkoloni. Cyanobacteria yang berbentuk bulat soliter misalnya Chroococcus dan Anacytis, sedangkan Cyanobacteria yang berbentuk bulat berkoloni, misalnya Merismopedia, Nostoc, Gloeocapsa, dan Mycrocytis. Ukuran tubuh Cyanobacteria berkisar 1 μm - 60 μm, sehingga mudah diamati dengan mikroskop cahaya biasa. Oscillatoria princeps merupakan Cyanobacteria berbentuk benang dengan ukuran tubuh terbesar.
Artikel terkait : Usaha Manusia dalam Menanggulangi Bahaya Bakteri
Cyanobacteria yang berbentuk benang disebut juga trikoma, terdiri atas sel-sel yang tersusun seperti rantai. Pada trikoma terdapat beberapa sel dengan bentuk dan fungsi yang berbeda-beda, yaitu sebagai berikut.
[caption id="attachment_704" align="aligncenter" width="385"]
filamen acyanobacteria[/caption]- Heterokista, adalah sel yang berukuran lebih besar dari sel-sel tubuh lainnya, berdinding tebal, dengan isi yang jernih dan mengandung enzim nitrogenase. Heteroksida berfungsi untuk mengikat nitrogen.
- Akinet, adalah sel yang berukuran lebih besar dari sel-sel tubuh lainnya, berfungsi menyimpan cadangan makanan, berdinding tebal, dan mengandung endospora. Sel ini berfungsi untuk mempertahankan diri pada kondisi lingkungan yang buruk.
- Baeosit, adalah sel-sel vegetatif yang merupakan hasil reproduksi (pembelahan sel), berbentuk bulat, berukuran kecil, dan berklorofil. Sel ini berfungsi untuk fotosintesis.
2. Struktur Sel Cyanobacteria
Struktur sel penyusun tubuh Cyanobacteria mirip dengan sel bakteri Gram negatif, dengan ciri utama memiliki dinding sel yang mengandung lapisan peptidoglikan yang tipis. Sel Cyanobacteria terdiri atas bagian-bagian, yaitu lapisan lendir, dinding sel, membran plasma, membran fotosintetik, mesosom, sitoplasma, ribosom, granula penyimpanan, vakuola gas, protein padat, dan nukleoplasma (DNA).
- Lapisan lendir, menyelimuti dinding sel. Lendir berfungsi membantu pergerakan meluncur (lokomosi) pada Cyanobacteria uniseluler, serta gerak bergetar atau maju mundur (osilasi) pada Cyanobacteria yang berbentuk benang (filamen). Contohnya Oscillatoria sp.
- Dinding sel, mengandung lapisan peptidoglikan yang tipis dan berfungsi untuk memberikan bentuk tetap pada ganggang dan melindungi isi sel.
- Membran sel (membran plasma), bersifat selektif permiabel dan berfungsi membungkus sitoplasma dan mengatur pertukaran zat.
- Membran fotosintetik (membran tilakoid), merupakan membran plasma ke arah dalam sitoplasma yang berfungsi untuk berfotosintesis. Membran fotosintetik mengandung klorofil (hijau), karoten, dan pigmen fotosintetik lainnya, antara lain fikoeritrin (merah) dan fikosianin (biru). Perpaduan antara pigmen-pigmen tersebut menyebabkan warna Cyanobacteria berbeda-beda, antara lain kekuningan, kemerahan, kecokelatan, violet, hijau cerah, hijau kebiruan, bahkan kehitaman.
- Mesosom, merupakan penonjolan membran ke dalam sitoplasma dan berfungsi untuk menghasilkan energi.
- Sitoplasma, merupakan larutan koloid yang tersusun dari air, protein, lemak, gula, mineral, dan enzim. Di dalam sitoplasma terdapat ribosom, granula penyimpanan, vakuola gas, protein padat, dan nukleoplasma (DNA).
- Ribosom, merupakan organel kecil yang berfungsi untuk sintesis protein.
- Granula penyimpanan, berfungsi untuk menyimpan cadangan makanan.
- Vakuola gas, berisi udara yang menyebabkan tubuh Cyanobacteria bisa mengapung di permukaan air, sehingga mendapatkan cahaya matahari untuk berfotosintesis.
- Nukleoid, merupakan materi genetik yang tersusun dari DNA dan tidak dikelilingi membran. Nukleoid terdapat di lokasi tertentu.
B. Cara Hidup dan Habitat Cyanobacteria
1. Cara Hidup
Cyanobacteria dapat hidup secara bebas maupun bersimbiosis mutualisme dengan organisme lainnya. Hal ini disebabkan cyanobacteria merupakan organisme fotoautotrof yang mampu berfotosintesis untuk menyusun makanannya sendiri dengan menggunakan senyawa sederhana, seperti karbon dioksida (CO2), amonia (NH3), nitrit (NO2), nitrat (NO3), dan ion anorganik lainnya (misalnya fosfat, PO43−). Cyanobacteria memiliki kesamaan dengan alga (ganggang), yaitu memiliki klorofil a, mampu menggunakan air sebagai sumber elektron, dan mereduksi karbon dioksida menjadi karbohidrat.
2. Habitat
Cyanobacteria dapat hidup di berbagai habitat, antara lain air laut, air tawar, rawa, sawah, kolam, air got, tanah, tembok, batu, gurun, bahkan menempel pada tumbuh-tumbuhan. Beberapa spesies dapat hidup di habitat yang ekstrem , misalnya di perairan yang bersuhu tinggi (± 72° C) atau di lingkungan asam dengan pH 4, contohnya Synechococcus lividus . Di mata air panas Yellowstone National Park yang bersuhu 72°C, Cyanobacteria dapat tumbuh subur dan terlihat sebagai lapisan tipis berlendir yang mengambang di permukaan air.
Pada saat-saat tertentu di mana jumlah nutrisi dalam lingkungan mencukupi, maka populasi Cyanobacteria tumbuh subur dengan cepat, yang disebut blooming. Blooming Cyanobacteria sering terjadi di perairan yang mengandung limbah industri atau limbah pertanian dengan kadar nitrogen atau fosfat yang tinggi. Blooming menyebabkan perairan tertutup oleh Cyanobacteria. Sehingga oksigen dan cahaya matahari tidak bisa menembus ke bagian bawah perairan. Hal ini dapat menyebabkan kematian tumbuhan dan ikan yang hidup di dalamnya. Blooming Microcystis sp. dan Nodularia sp. ternyata menimbulkan masalah lain, yaitu menghasilkan racun (toksin) yang membahayakan organisme lainnya. Di Australia, sejumlah biri-biri mati setelah meminum air yang mengandung racun akibat blooming Cyanobacteria seperti Nostoc dapat hidup bersimbiosis mutualisme dengan jamur membentuk lichen, yang dapat hidup di tempat di mana organisme lain tidak dapat hidup (misalnya di tembok atau batu), sehingga berperan sebagai organisme perintis (pioner). Organisme perintis mampu membuka lahan baru untuk tumbuhnya organisme lainnya, seperti lumut dan paku-pakuan. Dalam hubungan simbiosis mutualisme ini, Cyanobacteria memberikan makanan berupa senyawa organik bagi jamur, sedangkan jamur menyediakan lingkungan, kelembapan, dan perlindungan bagi Cyanobacteria.
Artikel terkait : Cara Hidup Bakteri Autotrof , Heterotrof, Aerob, dan Anaerob
C. Reproduksi Cyanobacteria
Cyanobacteria bereproduksi secara aseksual, yaitu dengan pembelahan biner, fragmentasi, dan pembentukan endospora.
1. Pembelahan Biner
Pembelahan biner dapat terjadi pada Cyanobacteria uniseluler maupun multiseluler yang berbentuk filamen (benang). Pada Cyanobacteria uniseluler, sel-sel hasil pembelahan ada yang langsung memisah, dan ada pula yang tetap bergabung sehingga membentuk koloni (misalnya Gloeocapsa). Sel-sel hasil pembelahan pada Cyanobacteria yang berbentuk filamen menyebabkan filamen menjadi bertambah panjang.
2. Fragmentasi
Fragmentasi adalah pemutusan sebagian tubuh organisme. Bagian tubuh yang terlepas akan tumbuh menjadi individu baru. Fragmentasi terjadi pada Cyanobacteria yang berbentuk filamen. Pemutusan bagian tubuh dapat terjadi di bagian-bagian tertentu pada sel-sel yang mati. Filamen hasil pemutusan disebut hormogonium. Hormogonium ini memiliki panjang filamen yang berbeda-beda, dan bila terlepas dari filamen induk maka akan tumbuh menjadi Cyanobacteria baru. Contoh Cyanobacteria yang mengalami fragmentasi antara lain Oscillatoria sp dan Plectonema boryanum.
3. Pembentukan Endospora
Pembentukan endospora terjadi bila kondisi lingkungan kurang menguntungkan, misalnya pada kondisi kekeringan. Sel yang mengandung endospora ini disebut akinet. Akinet berasal dari sel vegetatif, berukuran lebih besar dari sel-sel tubuh lainnya karena mengandung cadangan makanan, dan berdinding tebal. Bila kondisi lingkungan membaik, maka endospora akan tumbuh menjadi Cyanobacteria baru, contohnya Nostoc sp.
D. Contoh Cyanobacteria dan Peranannya
Beberapa jenis Cyanobacteria menguntungkan karena dapat mengikat nitrogen sehingga menambah unsur hara tanah. Ada pula Cyanobacteria yang dimanfaatkan untuk suplemen makanan. Namun, ada juga Cyanobacteria yang merugikan, misalnya menghasilkan racun, menutupi permukaan perairan saat terjadi blooming alga, dan melapukkan tembok bangunan. Peranan beberapa Cyanobacteria dapat dilihat di bawah ini.
Tabel Contoh Cyanobacteria dan Peranannya
| No. | Nama Cyanobacteria | Ciri-Ciri | Habitat | Peranan |
| 1. | Chroococcus | Bersel satu, bentuk sel bulat, berkoloni 2-8 sel, berwarna biru kehijauan, tubuh diselubungi lendir (selubung transparan) | Di dasar perairan tawar yang tenang | Menghasilkan oksigen |
| 2. | Gloeocapsa | Bersel satu, berkoloni, berselubung lendir mirip agar-agar | Batu yang basah | Menyebabkan batu menjadi licin |
| 3. | Microcystis sp. | Bersel satu, bentuk sel bulat, dan berkoloni | Air yang mengandung limbah industri dan pertanian | Blooming dari Cyanobacteria jenis ini dapat menghalangi masuknya udara dan cahaya matahari ke dalam peraira, dapat menghasilkan racun yang berbahaya |
| 4. | Nodularia sp. | Berbentuk filamen soliter atau dalam kelompk | perairan dengan kadar garam tinggi | |
| 5. | Polycystic | Sel berbentuk bulat dan bergerombol, koloni berbentuk kantong serupa bola, warna biru-keabuan | Hidup permukaan kolam | Menutupi permukaan air kolam, sehingga air kolam tampak biru keabuan |
| 6. | Oscillatoria | Berbentuk filamen, berwarna merah | Di laut | Menyebabkan air laut tampak berwarna kemerahan |
| 7. | Nostoc commune | Tubuh berbentuk benang yang terdiri atas sel-sel bulat, berlendir tebal membentuk massa seperti agar-agar, dapat membentuk akinet | Di tanah yang lembap, ada yang ebrsimbiosis dengan lumut tanduk (Anthoceros) | Menyebabkan tanah dan batuan menjadi licin, dapat merusak atau melapukkan batuan candi |
| 8. | Anabaena azollae | Berbentuk benang yang tersusun dari sel-sel berbentuk bulat, membentuk heterokista dan akinet, dapat mengikat nitrogen bebas | Bersimbiosis dengan paku air Azolla pinnata | Menyuburkan tanah pertanian, menyebabkan air sawah tampak hijau |
| 9. | Anabaena cycadae | Berebntuk benang, memiliki heterokista, dapat mengikat nitrogen bebas | Bersimbiosis pada akar paku Cycas (pakis haji) | Membantu menyuburkan tanah |
| 10. | Anabaena fertilissima | Berbentuk benang, memiliki heterokista dan akinet, dapat mengikat nitrogen bebas | Hidup bebas di air tawar | Dapat menutup permukaan air dan memberikan warna pada danau dila terjadi blooming |
| 11. | Rivularia | Tubuh berbentuk seperti cambuk, heterokista terdapat di bagian pangkalnya, memiliki mantel lendir yang menyelimuti seluruh tubuhnya | Air tawar atau melekat pada substrat | Menyebabkan batu menjadi licin dan blooming di permukaan air |
| 12 | Gloeotrichia | Tubuh berbentuk filamen, bagian ujung meruncing seperti cambuk, heterokista terdapat di bagian pangkal tubuh, memiliki akinet, mantel lendir menutupi hanya sebagian tubuhnya | Hidup di air tawar, melekat pada tanaman air atau substrat | Menyababkan blooming dan habitat menjadi licin |
| 13. | Arthrospira maxima, Arthrospira plantesis | Tubuh berbentuk filamen silindris, berwarna hijau kebiruan, mengandung protein tinggi, vitamin, dan mineral | Hidup di air tawar | Diolah sebagai makanan suplemen dan obat pelangsing tubuh |
