Materi: Biologi (Bab 27 Bakteria Dan Arhaea)

ahli beradaptasi

Topik	Isi Ringkasan
Contoh Kasus Ekstrem	Danau Owens di California mengandung air dengan kadar garam hingga 32%, cukup tinggi untuk membakar kulit dan menyebabkan dehidrasi, namun tetap dihuni organisme prokariotik ekstrem.
Organisme Dominan	Warna merah berasal dari Halobacterium, Archaea yang menggunakan bakteriorodopsin untuk memanen energi cahaya dan bertahan dalam salinitas ekstrem.
Mekanisme Adaptasi	Halobacterium memompa ion ke dalam sel agar tekanan osmotik internal setara dengan lingkungan luar.
Adaptasi Prokariota Lain	Deinococcus radiodurans: tahan terhadap radiasi 3 juta rads Picrophilus oshimae: tumbuh pada pH ekstrem 0,03 Ada yang hidup di suhu ekstrem dan di bawah permukaan Bumi
Kehadiran di Habitat Normal	Selain di lingkungan ekstrem, prokariota juga sangat berlimpah di tanah, air, dan tubuh organisme lain.
Dampak Global	Prokariota merupakan organisme paling melimpah di Bumi, dengan biomassa kolektif >10× eukariota dan sangat penting secara ekologis.
Fokus Bab	Bab ini akan membahas adaptasi, keanekaragaman, peran ekologis, dan nilai penting prokariota bagi manusia.

adaptasi struktural dan fungsional berperan dalam kesuksesan prokariotik

Topik	Isi Ringkasan
Asal-usul Prokariota	Prokariota diduga merupakan organisme pertama di Bumi (lihat Bab 25), dan telah berevolusi selama miliaran tahun.
Proses Evolusi	Seleksi alam terhadap kondisi lingkungan beragam menghasilkan keanekaragaman adaptasi prokariota yang sangat luas.
Bentuk Umum	Prokariota umumnya uniselular, meski beberapa membentuk koloni. Ukuran sel sekitar 0,5–5 μm (lebih kecil dari eukariotik).
Perbandingan Ukuran	Sel eukariotik: 10–100 μm. Contoh prokariota besar: Thiomargarita namibiensis (750 μm, bisa dilihat mata telanjang).
Bentuk Sel Umum	Kokus – bulat Basilus – batang Spiral – berpilin (Lihat ilustrasi pada Gambar 27.7)
Fungsi Kehidupan	Meski kecil dan uniselular, setiap sel prokariotik sangat terorganisasi dan mampu menjalankan semua fungsi kehidupan.

Struktur permukaan sel

Topik	Isi Ringkasan
Fungsi Dinding Sel	Mempertahankan bentuk sel Memberi perlindungan fisik Mencegah lisis di lingkungan hipotonik
Komposisi Dinding Sel	Bakteri: peptidoglikan (polimer gula & peptida) Archaea: polisakarida & protein (tidak ada peptidoglikan) Eukariot: selulosa (tumbuhan) atau kitin (jamur)
Klasifikasi Gram	Gram-positif: peptidoglikan tebal, struktur sederhana Gram-negatif: peptidoglikan tipis, membran luar dengan lipopolisakarida
Signifikansi Medis	Gram-negatif: Lipopolisakarida toksik (demam, syok) Lebih resisten terhadap antibiotik Antibiotik (misalnya penisilin) bekerja dengan menghambat pembentukan peptidoglikan, efektif untuk bakteri gram-positif.
Kapsul	Lapisan lengket dari polisakarida/protein Membantu melekat ke substrat atau koloni Melindungi dari dehidrasi & sistem imun inang
Fimbriae dan Pili	Fimbriae: tonjolan pendek untuk pelekatan (contoh: Neisseria gonorrhoeae) Pilus Seks: struktur lebih panjang, digunakan untuk konjugasi (transfer DNA)

Motilitas

Topik	Isi Ringkasan
Kemampuan Bergerak	Sekitar 50% prokariota mampu bergerak secara aktif. Kecepatan bisa mencapai >50 µm/detik (setara manusia berlari 306 km/jam).
Struktur Utama: Flagela	Bisa tersebar di seluruh sel atau terkonsentrasi di ujung. Lebih kecil dari flagela eukariotik (1/10 lebar). Tidak diselubungi membran plasma. Komposisi dan mekanisme kerja berbeda dari flagela eukariotik.
Gerak Tak Terarah & Terarah	Dalam lingkungan seragam: gerakan acak. Dalam lingkungan heterogen: menunjukkan taksis (gerakan terarah terhadap stimulus).
Jenis Taksis	Kemotaksis positif: bergerak ke arah nutrien atau oksigen. Kemotaksis negatif: menjauhi zat toksik.
Contoh Penelitian	E. coli menunjukkan kemotaksis positif terhadap sesama anggotanya, memfasilitasi pembentukan koloni.

Organisasi internal dan genomik

Topik	Isi Ringkasan
Kompleksitas Sel	Sel prokariotik lebih sederhana daripada sel eukariotik. Tidak memiliki organel bermembran seperti nukleus atau mitokondria.
Membran Terspesialisasi	Beberapa memiliki pelipatan membran plasma untuk fungsi metabolik seperti respirasi atau fotosintesis.
Genom Prokariota	Umumnya berupa satu kromosom sirkular. Jumlah DNA lebih sedikit dari eukariota. Tidak berada di nukleus, melainkan di wilayah nukleoid.
Plasmid	DNA kecil sirkular tambahan di luar kromosom utama. Dapat bereplikasi sendiri dan membawa gen tambahan seperti resistensi antibiotik.
Replikasi & Sintesis Protein	Proses replikasi, transkripsi, dan translasi mirip eukariota tetapi dengan perbedaan ukuran dan struktur. Ribosom prokariotik lebih kecil dan berbeda struktur protein/RNA-nya.
Aplikasi Medis	Perbedaan struktur ribosom dimanfaatkan oleh antibiotik seperti eritromisin dan tetrasiklin untuk menghambat bakteri tanpa merusak sel manusia.

reproduksi dan adaptasi

Aspek	Penjelasan
Pembelahan & Reproduksi	Melalui pembelahan biner, bisa membelah setiap 20 menit dalam kondisi ideal. Dalam kondisi nyata, pembelahan E. coli dalam usus manusia hanya terjadi setiap 12–24 jam.
Pembatasan Pertumbuhan	Dibatasi oleh kehabisan nutrien, akumulasi racun, kompetisi, dan pemangsaan.
Ciri Biologis Kunci	Ukuran kecil, reproduksi melalui pembelahan biner, masa generasi singkat. Populasi dapat mencapai triliunan individu.
Adaptasi Lingkungan	Beberapa memiliki adaptasi biokimia (contoh: Halobacterium), yang lain adaptasi struktural seperti endospora.
Endospora	Struktur tahan ekstrem yang terbentuk saat kekurangan nutrien; metabolisme berhenti dan dapat bertahan dalam air mendidih, hidup berabad-abad, rehidrasi saat lingkungan membaik.
Evolusi Cepat	Masa generasi singkat memungkinkan evolusi cepat. Studi oleh Cooper & Lenski (20.000 generasi) menunjukkan evolusi adaptif bakteri.
Status Evolusi	Meski lebih sederhana, prokariota bukan organisme primitif; mereka sangat adaptif dengan keanekaragaman genetik tinggi yang memungkinkan seleksi alami.

Reproduksi yang cepat mutasi, dan rekombinasi genetik mendorong keanekaragaman genetik pada prokariotareproduksi yang cepat dan mutasi

Aspek	Penjelasan
Sumber Variasi Genetik (seksual vs. aseksual)	Spesies seksual mengandalkan kombinasi alel saat meiosis dan fertilisasi; prokariota tidak bereproduksi seksual, namun tetap menghasilkan variasi genetik tinggi.
Penyebab Variasi pada Prokariota	Reproduksi cepat (pembelahan biner) Mutasi: insersi, delesi, substitusi pasangan basa
Probabilitas Mutasi	Sekitar 1 dalam 10 juta pembelahan sel untuk satu gen (1 × 10⁻⁷)
Contoh Mutasi dalam Usus	Dalam 20 miliar (2 × 10¹⁰) sel E. coli/hari di usus manusia, diperkirakan terjadi 2.000 mutasi pada satu gen/hari.
Total Mutasi (semua gen)	Jika E. coli punya 4.300 gen → 2.000 × 4.300 = 8.600.000 mutasi/hari/inang
Dampak Evolusi	Meskipun mutasi per gen jarang, kombinasi jumlah sel dan laju pembelahan menghasilkan keanekaragaman tinggi → memungkinkan evolusi cepat melalui seleksi.

Rekombinasi GenetikTransformasi dan Transduksi

Aspek	Transformasi	Transduksi
Definisi	Perubahan genotipe dan fenotipe akibat pengambilan DNA asing dari lingkungan.	Transfer gen horizontal melalui virus (bakteriofag) dari satu bakteri ke bakteri lain.
Contoh	Streptococcus pneumoniae nonpatogenik menjadi patogenik setelah mengambil DNA dari galur patogenik yang mati.	Fag membawa gen bakteri donor ke bakteri resipien, lalu terjadi penyisipan ke dalam kromosom.
Proses	DNA asing diambil, digabung ke kromosom dengan menggantikan alel homolog → terbentuk rekombinan.	Fag menyuntikkan DNA bakteri dari sel donor ke resipien → terjadi rekombinasi DNA homolog.
Awalnya Diperkirakan	Dianggap langka dan acak, tidak signifikan secara ekologis.	Tidak disebutkan secara eksplisit dalam narasi awal, tetapi dianggap peluang acak dari siklus fag.
Temuan Baru	Banyak bakteri ternyata memiliki protein permukaan untuk mengenali dan mentranspor DNA dari spesies berkerabat.	Virus dapat menjadi vektor DNA bakteri dan menyisipkannya ke inang baru meskipun tidak mampu mereplikasi.
Hasil Akhir	Sel hasil transformasi memiliki DNA kombinasi dari dua sel berbeda (rekombinan).	Kromosom resipien menjadi kombinasi dua sel → terjadi rekombinasi genetik.

Konjugasi dan Plasmid

Aspek	Penjelasan
Definisi Konjugasi	Transfer materi genetik satu arah dari sel donor ke sel resipien melalui kontak fisik sementara, menggunakan pilus seks.
Mekanisme	Pilus seks dari sel donor melekat ke sel resipien → pilus memendek → terbentuk "jembatan perkawinan" → DNA ditransfer.
Faktor F (Fertility Factor)	Potongan DNA yang memungkinkan sel membuat pilus dan melakukan transfer DNA. Terdiri dari ±25 gen.
Bentuk Faktor F	Plasmid F: Sel F⁺ (dengan plasmid F) dapat mentransfer plasmid ke sel F⁻ → sel F⁻ berubah menjadi F⁺ Dalam kromosom: Sel Hfr (high frequency recombination) → DNA kromosom bisa ditransfer sebagian ke F⁻
Sel Hfr	Donor dengan faktor F terintegrasi ke dalam kromosomnya; dapat mentransfer sebagian gen kromosom ke sel F⁻ melalui rekombinasi homolog.
Hasil Konjugasi	Sel resipien (F⁻) menerima gen baru dari donor (F⁺ atau Hfr) → terbentuk bakteri rekombinan dengan kombinasi genetik baru.
Catatan Tambahan	Transfer gen horizontal melalui konjugasi juga diperkirakan terjadi pada Archaea, meski studi lebih fokus pada bakteri.

Plasmid R dan Resistensi Antibiotik

Aspek	Penjelasan
Latar Belakang	Tahun 1950-an, pasien dengan disentri akibat Shigella tidak merespon antibiotik yang sebelumnya efektif; muncul galur-galur resisten.
Sumber Resistensi	Mutasi gen kromosom (misal: tidak dapat mentranspor antibiotik, atau mengubah target protein) Gen resistensi pada plasmid R (mengkode enzim penghancur/penangkal antibiotik seperti tetrasiklin, ampisilin)
Plasmid R (Resistensi)	Plasmid nonkromosomal yang membawa gen resistensi terhadap satu atau lebih antibiotik; dapat menyebar melalui konjugasi.
Mekanisme Seleksi Alam	Antibiotik membunuh bakteri sensitif; yang memiliki plasmid R bertahan dan berkembang biak → populasi resisten meningkat.
Konsekuensi Medis	Infeksi bakteri menjadi semakin sulit ditangani karena meningkatnya prevalensi galur resisten terhadap banyak antibiotik.
Peran Konjugasi	Plasmid R sering membawa gen pembentuk pilus seks → bisa menyebarkan plasmid ke bakteri lain melalui konjugasi.
Ancaman Tambahan	Beberapa plasmid R membawa hingga 10 gen resistensi untuk berbagai jenis antibiotik → menyulitkan pengobatan infeksi campuran.

Prokariota telah mengembangkan adaptasi terhadap keberagaman nutrisional dan metabolik

Aspek	Penjelasan
Dasar Variasi Genetik	Disebabkan oleh: reproduksi cepat, mutasi, dan rekombinasi genetik → memicu adaptasi nutrisi beragam.
Kategori Energi	Fototrof: memperoleh energi dari cahaya Kemotrof: memperoleh energi dari senyawa kimia
Kategori Karbon	Autotrof: menggunakan CO₂ atau senyawa anorganik sebagai sumber karbon Heterotrof: memerlukan senyawa organik (misal: glukosa) untuk karbon
1. Fotoautotrof	Sumber energi: cahaya, Sumber karbon: CO₂ atau HCO₃⁻ Contoh: sianobakteri, tumbuhan, alga
2. Kemoautotrof	Sumber energi: oksidasi senyawa anorganik (H₂S, NH₃, Fe²⁺) Sumber karbon: CO₂ Unik pada prokariota tertentu
3. Fotoheterotrof	Sumber energi: cahaya Sumber karbon: senyawa organik Unik pada prokariota laut dan halofilik tertentu
4. Kemoheterotrof	Sumber energi & karbon: senyawa organik Sangat umum pada prokariota, fungi, hewan, protista, dan tumbuhan parasit

Peran Oksigen dalam metabolisme

Jenis Prokariota	Kebutuhan Terhadap Oksigen	Metabolisme Energi
Aerob obligat	Membutuhkan O₂ untuk hidup	Respirasi seluler aerobik (O₂ sebagai akseptor elektron akhir)
Anaerob obligat	Teracuni oleh O₂	Fermentasi Respirasi anaerobik (menggunakan NO₃⁻, SO₄²⁻ sebagai akseptor elektron)
Anaerob fakultatif	Dapat hidup dengan atau tanpa O₂	Gunakan O₂ jika tersedia (respirasi aerobik) Jika tidak ada O₂ → respirasi anaerobik atau fermentasi

Metabolisme nitrogen

Aspek	Penjelasan
Peran Nitrogen	Nitrogen dibutuhkan untuk sintesis asam amino dan asam nukleat pada semua organisme.
Kemampuan Prokariota	Mampu memetabolisme berbagai bentuk nitrogen, termasuk nitrogen atmosfer (N₂).
Fiksasi Nitrogen	Proses konversi N₂ menjadi NH₃ (amonia) oleh prokariota seperti sianobakteri dan metanogen.
Organisme Mandiri	Sianobakteri pemfiksasi nitrogen hanya membutuhkan cahaya, CO₂, N₂, air, dan mineral untuk tumbuh.
Dampak Ekologis	Prokariota pemfiksasi nitrogen meningkatkan ketersediaan nitrogen bagi tumbuhan yang tidak bisa memanfaatkan N₂ langsung.
Relevansi Ekosistem	Fiksasi nitrogen oleh prokariota penting dalam siklus nitrogen, dibahas lebih lanjut dalam Bab 55.

kerja sama metabolik

Aspek	Penjelasan
Prinsip Dasar	Prokariota dapat bekerja sama untuk memanfaatkan sumber daya yang tidak bisa digunakan oleh sel individual.
Contoh 1: Anabaena	Organisme filamen sianobakteri Fotosintesis menghasilkan O₂, yang menghambat enzim fiksasi nitrogen Solusi: diferensiasi sel menjadi: Sel fotosintetik Heterosit: hanya melakukan fiksasi nitrogen, dinding tebal mencegah masuknya O₂ Transport antar sel: nitrogen ke tetangga, karbohidrat ke heterosit
Contoh 2: Biofilm	Koloni multi-spesies yang melekat pada permukaan Sel mengirim sinyal untuk merekrut sel lain Struktur saluran internal untuk distribusi nutrien dan pembuangan limbah Dampak: kerusakan peralatan industri dan medis, gigi berlubang, penyakit, kerugian ekonomi besar
Contoh 3: Simbiosis Sulfat–Metana	Bakteri pengonsumsi-sulfat hidup dengan archaea pengonsumsi-metana Bakteri memanfaatkan limbah archaea (organik & H₂) Bakteri menghasilkan zat yang membantu archaea konsumsi metana Efek global: archaea mengonsumsi ±300 miliar kg metana/tahun (gas rumah kaca)

Sistematika molekular memperjelas filogeni prokariotikpelajaran dari sistematika Molekular

Aspek	Penjelasan
Awal Penelitian	Tahun 1970-an, Carl Woese menggunakan sekuens RNA ribosom kecil untuk meneliti kekerabatan evolusioner prokariota.
Penemuan Besar	Archaea lebih dekat kekerabatannya dengan eukariota daripada bakteri → diklasifikasikan sebagai domain tersendiri.
Analisis Genetik Lanjutan	Analisis genom menunjukkan beberapa kelompok (misal: sianobakteri) monofiletik, sementara lainnya (misal: bakteri gram-negatif) tersebar di banyak garis keturunan.
Prospeksi Genetik	Norman Pace memanfaatkan PCR untuk menganalisis DNA langsung dari lingkungan (tanah, air) tanpa kultur → metode ini terus menambah cabang pohon kehidupan.
Keanekaragaman Aktual	Hanya ±6.300 spesies prokariota telah diberi nama, padahal segenggam tanah bisa berisi >10.000 spesies.
Transfer Gen Horizontal	Prokariota kerap memperoleh gen dari spesies lain, bahkan yang sangat jauh kekerabatannya → genom prokariota bersifat mosaik, menyulitkan penentuan akar pohon kehidupan.
Divergensi Awal	Prokariota terbagi menjadi dua garis keturunan utama: Archaea dan Bakteri.

archaea

Aspek	Penjelasan
Posisi Evolusioner	Archaea memiliki ciri khas yang mirip dengan bakteri dan eukariota, namun juga memiliki banyak karakter unik karena evolusi terpisah.
Kelompok Extremofil	Halofil ekstrem: hidup di lingkungan sangat asin (misal: Laut Mati), contoh: Halobacterium Termofil ekstrem: hidup di suhu sangat tinggi (misal: Sulfolobus, Geogemma barossii, Pyrococcus furiosus)
Adaptasi	DNA dan protein stabil di lingkungan ekstrem (misalnya suhu 121°C atau salinitas tinggi); digunakan juga dalam bioteknologi (PCR).
Metanogen	Menggunakan CO₂ untuk mengoksidasi H₂, menghasilkan metana. Hidup di rawa, saluran pencernaan hewan, dan fasilitas limbah; sangat sensitif terhadap O₂.
Klad-Klad Archaea	Euryarchaeota: mencakup halofil, metanogen, dan beberapa termofil ekstrem Crenarchaeota: mencakup sebagian besar termofil ekstrem Korarchaeota: ditemukan di mata air panas Yellowstone (1996) Nanoarchaeota: ditemukan 2002; ukuran sangat kecil (genom ~500.000 basa); hidup melekat pada Crenarchaeota
Distribusi Habitat Baru	Banyak Euryarchaeota dan Crenarchaeota tidak ekstremofil, hidup di tanah, sedimen danau, permukaan laut, dan habitat umum lainnya.
Temuan Terkini	Prospeksi genetik mengungkap terus-menerus klad baru dan memperbarui filogeni archaea — kemungkinan pohon kehidupan akan berubah lagi.

bakteri

Kelompok	Subgrup / Ciri Khas	Contoh dan Peran
Proteobacteria (Gram-negatif)	Alfa	Banyak simbiotik dengan tumbuhan (misalnya Rhizobium); beberapa autotrofik seperti Rhodobacter.
	Beta	Contoh: Nitrosomonas, mengoksidasi amonia menjadi nitrit; hidup di tanah.
	Gamma	Termasuk bakteri penting seperti Salmonella, Vibrio cholerae, dan Escherichia coli.
	Delta	Termasuk Myxobacteria (membentuk koloni seperti buah), serta Bdellovibrio (parasit bakteri lain).
	Epsilon	Banyak bersifat patogen seperti Campylobacter dan Helicobacter pylori (lambung).
Chlamydia	-	Parasit intraseluler obligat; contoh: Chlamydia trachomatis, penyebab kebutaan dan penyakit menular seksual.
Spirocheta	-	Bakteri spiral; ada yang patogen seperti Treponema pallidum (sifilis) dan Borrelia burgdorferi (penyakit Lyme).
Cyanobacteria	-	Fotoautotrofik; menghasilkan O₂. Beberapa bersimbiosis dengan fungi (membentuk lichen).
Bakteri Gram-positif	-	Banyak menghasilkan antibiotik (Streptomyces), patogen (Staphylococcus, Bacillus anthracis), dan pembentuk endospora.

Prokariota memainkan peran penting di biosferDaur-ulang Kimia

Aspek	Penjelasan
Peran Umum	Prokariota menjaga sirkulasi unsur kimia antara makhluk hidup dan lingkungan (tanah, air, udara).
Dekomposer	Prokariota kemoheterotrofik menguraikan bangkai, tumbuhan mati, dan limbah → melepaskan karbon, nitrogen, dan unsur lainnya.
Produsen Senyawa Organik	Prokariota autotrofik seperti sianobakteri menyintesis senyawa organik dari CO₂ dan menghasilkan O₂ atmosferik.
Fiksasi Nitrogen	Prokariota memfiksasi N₂ atmosferik menjadi bentuk yang dapat digunakan organisme lain untuk membuat protein dan asam nukleat.
Dampak pada Tumbuhan	Positif: meningkatkan ketersediaan nitrogen, fosfor, kalium. Negatif: menurunkan ketersediaan nutrien dengan 'mengunci' nutrien ke dalam molekul internal.
Peran di Laut	Archaea Crenarchaeota melakukan nitrifikasi (konversi amonia ke nitrat), langkah penting dalam siklus nitrogen laut.
Dampak Global	Kelimpahan Crenarchaeota (diperkirakan 10²⁸ sel) menunjukkan dampak besar mereka pada siklus nitrogen global.

interaksi ekologis

Jenis Interaksi	Penjelasan	Contoh
Mutualisme	Kedua spesies saling memperoleh keuntungan dari hubungan.	Bakteri usus manusia membantu mencerna makanan & sintesis vitamin, manusia menyediakan tempat & nutrien.
Komensalisme	Salah satu spesies diuntungkan, yang lain tidak terpengaruh secara signifikan (tidak dirugikan atau diuntungkan).	Bakteri di kulit manusia menggunakan minyak dari pori sebagai nutrien tanpa memengaruhi manusia.
Parasitisme	Parasit diuntungkan, inang dirugikan (tidak langsung membunuh inang).	Patogen prokariotik yang menyebabkan penyakit pada manusia dan hewan.
Mutualisme di Usus	Sekitar 500–1.000 spesies bakteri di usus manusia. Bakteri seperti Bacteroides thetaiotaomicron memiliki gen untuk sintesis karbohidrat dan vitamin. Bakteri mengirim sinyal yang mengaktifkan gen manusia untuk membentuk pembuluh darah usus. Bakteri juga menginduksi tubuh menghasilkan senyawa antimikroba selektif → menguntungkan simbion.

Prokariota memiliki dampak berbahaya dan menguntungkan bagi manusiabacteri patogenik

Aspek	Penjelasan
Skala Dampak Global	Bakteri menyebabkan ~50% penyakit manusia. Sekitar 2 juta kematian per tahun akibat TBC, dan ~2 juta akibat penyakit diare.
Penularan oleh Vektor	Contoh: Penyakit Lyme disebabkan oleh bakteri dari caplak yang hidup di rusa dan tikus ladang.
Eksotoksin	Disekresikan langsung oleh bakteri hidup. Contoh: Vibrio cholerae → kolera Clostridium botulinum → botulisme, toksin mematikan walau tanpa bakteri
Endotoksin	Dilepaskan saat bakteri gram-negatif mati dan dinding selnya hancur. Contoh: Salmonella typhi → demam tifoid; Salmonella lain → keracunan makanan
Perlawanan Melalui Sanitasi dan Antibiotik	Sanitasi dan antibiotik menurunkan risiko, namun resistensi bakteri berkembang cepat melalui seleksi alam dan transfer gen horizontal.
Transfer Gen Horizontal dan Virulensi	Gen virulensi dapat menyebar → bakteri tidak berbahaya menjadi patogen. E. coli O157:H7 memiliki 1.387 gen unik dibanding E. coli K-12; banyak gen berasal dari bakteriofag.
Contoh Galur Berbahaya	E. coli O157:H7 → diare berdarah; 75.000 kasus/tahun di AS, sumber: daging/hasil tani terkontaminasi.
Ancaman Bioterorisme	Endospora Bacillus anthracis dapat dikirim sebagai senjata biologis; kasus nyata menyebabkan 5 kematian dari 18 korban.
Upaya Masa Depan	Penelitian diarahkan untuk mengembangkan vaksin dan antibiotik baru terhadap patogen prokariotik.

prokariota dalam riset dan teknologi

Bidang	Manfaat Prokariota	Contoh Spesifik
Tradisional	Mengubah bahan makanan melalui fermentasi	Produksi keju dan yogurt dari susu menggunakan bakteri
Bioteknologi Molekuler	Vektor pengklonan gen dan rekayasa tanaman transgenik	E. coli digunakan dalam pengklonaan gen Agrobacterium tumefaciens dalam pembuatan Beras Emas
Bioremediasi	Menghilangkan polutan dari tanah, air, dan udara	Bakteri anaerob dan archaea mengolah limbah menjadi pupuk Pembersihan tumpahan minyak dan pemisahan uranium dari air tanah
Produksi Plastik Ramah Lingkungan	Menghasilkan plastik alami yang dapat terurai hayati	Bakteri penghasil PHA (polihidroksialkanoat) → plastik dari gula jagung
Rekayasa Genetika	Modifikasi bakteri untuk menghasilkan produk industri dan medis	Produksi vitamin, antibiotik, hormon Bakteri penghasil etanol dari limbah/biomassa
Desain Organisme Baru	Pembuatan spesies sintetis untuk tugas tertentu	Craig Venter & tim TIGR membuat kromosom sintetis → bakteri penghasil hidrogen
Catatan Etis	Beberapa ilmuwan mempertanyakan potensi risiko dari mikroba hasil rekayasa sintetik	Dampak yang belum terprediksi terhadap lingkungan atau ekosistem
Akar Manfaat	Semua manfaat berasal dari keanekaragaman nutrisi dan metabolisme prokariota	Prokariota mengembangkan semua fungsi ini sebelum munculnya eukariota