Eksoskeleton adalah penutup keras yang menopang dan melindungi tubuh beberapa jenis hewan. Kata exoskeleton berarti “kerangka luar”.
Banyak invertebrata, atau hewan tanpa tulang punggung, memiliki kerangka luar. Serangga merupakan kelompok hewan terbesar yang memiliki kerangka luar. Serangga memiliki kerangka luar yang terbuat dari zat yang disebut kitin.
Kerangka luar kepiting, lobster, udang, laba-laba, kutu, tungau, kalajengking, dan hewan terkait juga terbuat dari kitin. Meskipun kerangka luarnya keras dan kaku, kerangka luarnya juga memiliki sambungan, atau bagian yang dapat ditekuk.
Sendi ini memungkinkan hewan untuk bergerak dengan mudah. Kerangka luar hewan darat juga memiliki lubang pernapasan kecil yang disebut spirakel. Seiring bertambahnya usia hewan dengan kerangka luar, bagian dalam tubuh mereka yang lunak akan tumbuh. Namun kerangka luar mereka tidak tumbuh.
Ketika tubuh lunak hewan menjadi terlalu besar untuk kerangka luarnya, kerangka luar tersebut terbelah dan terlepas. Proses ini disebut molting. Tubuh hewan tersebut kemudian membentuk kerangka luar baru.
Hewan tersebut tidak memiliki perlindungan saat kerangka luar baru terbentuk. Hewan seperti kerang, tiram, remis, dan siput mempunyai sejenis kerangka luar yang disebut cangkang.
Kerang terbuat dari zat yang disebut kalsium karbonat. Hewan yang mempunyai cangkang tidak mengalami pergantian bulu. Seiring pertumbuhan hewan, cangkang juga tumbuh di sepanjang tepinya.
Pengertian Eksoskeleton:
Exoskeleton adalah penutup kaku yang ditemukan di bagian luar banyak hewan, terutama invertebrata seperti arthropoda dan moluska .
Sama seperti endoskeleton internal vertebrata, exoskeleton bertanggung jawab untuk mendukung struktur tubuh hewan.
Eksoskeleton juga memberikan perlindungan terhadap serangan predator, dan kerusakan yang tidak disengaja pada organ internal lunak. Selain itu, karena kualitas kedap air dari jaringan kerangka, kerangka luar bertindak sebagai penghalang dan melindungi organisme dari pengeringan.
Pada arthropoda, otot melekat langsung ke bagian dalam exoskeleton—tidak seperti pada endoskeleton vertebrata, di mana otot terhubung ke kerangka melalui tendon dan ligamen. Koneksi langsung ini berarti bahwa ada area permukaan yang lebih besar untuk melekat pada otot, memungkinkan gerakan dan kekuatan yang kuat. Selain itu, anggota badan bersendi, yang menghubungkan pelat luar yang keras, memungkinkan berbagai gerakan yang tersedia.
Meskipun tulang yang terdapat pada endoskeleton cukup ringan, bahan penyusun struktur eksoskeleton relatif berat. Ini membatasi ukuran organisme dengan eksoskeleton dapat tumbuh, yang merupakan salah satu alasan mengapa serangga memiliki tubuh kecil.
Jenis Eksoskeleton:
Kutikula Arthropoda:
Eksoskeleton hewan dalam filum Arthropoda terutama terdiri dari lapisan yang disebut kutikula . Ini terbentuk dari lapisan hidup dan tidak hidup. Lapisan hidup adalah deretan sel epitel yang bertumpu pada membran basal .
Sel-sel ini mengeluarkan bahan kutikula yang tidak hidup.
Di permukaan luar kutikula terdapat lapisan tipis berlilin yang disebut epikutikula . Epikutikula terbentuk dari tiga lapisan; lapisan dalam adalah kutikulin , yang terbuat dari lipoprotein. Di atas ini adalah lapisan lilin, yang berfungsi menahan air di dalam kutikula dan menolak air dari luar.
Lapisan lilin ini sangat rapuh, sehingga dilindungi oleh ‘lapisan semen’ terluar.
Prokutikula interior dibuat terutama dari kitin , bahan berserat tembus cahaya yang terdiri dari polisakarida yang mengandung nitrogen yang dimodifikasi . Bentuk karbohidrat ini mirip dengan selulosa yang ditemukan di dinding sel tanaman.
Prokutikula terdiri dari dua bagian, endokutikula dan eksokutikula .
Endokutikula bagian dalam berwarna pucat, struktur yang sangat fleksibel, terbentuk dari jalinan serat kitin dan molekul protein.
Di dalam eksokutikula, kitin diperkuat untuk menambah kekerasan dan kekuatan kerangka luar melalui proses sklerotisasi . Ini melibatkan ikatan silang berbagai protein untuk membentuk sklerotin , pigmen berwarna gelap yang mewarnai kutikula berbagai serangga, seperti kumbang, kaki seribu, laba-laba, dan kalajengking.
Kitin juga terkadang digabungkan dengan kalsium karbonat dalam proses yang disebut biomineralisasi . Pada arthropoda, biomineralisasi paling sering digunakan untuk mengeraskan cangkang krustasea seperti kepiting, udang, dan kutu kayu.
Komponen yang mengeras yang terbentuk disebut sclerites . Ini mungkin pelat yang membentuk pelindung pelindung kerangka luar, atau mungkin berbentuk bagian tubuh mekanis seperti cakar, kaki, persendian, radula, dan sayap.
Kerang:
Hewan dari filum Mollusca biasanya memiliki kerangka luar berupa cangkang; ini termasuk siput gastropoda dan whelks, kerang kerang, tiram dan kerang, chitons, dan cephalopoda nautilus.
Cangkangnya terutama terdiri dari kalsium karbonat dan protein yang disebut conchiolins , yang disekresikan oleh sel epitel pada jaringan moluska yang disebut mantel .
Lapisan cangkang umumnya terdiri dari dua jenis: lapisan luar berkapur dan lapisan dalam seperti mutiara.
Lapisan terluar — periostracum — terdiri dari protein conchiolin organik. Lapisan tengah adalah ostracum ; ini dibentuk oleh prisma kalsium karbonat yang tinggi, ditumpuk secara vertikal dan padat. Kedua lapisan ini disekresikan oleh sel-sel di tepi mantel, sehingga cangkang tumbuh dari tepi luar.
Lapisan paling dalam adalah hipostrakum atau lapisan nacreous . Ini terdiri dari trombosit tipis dan rata dari aragonit, suatu bentuk kalsium karbonat. Disk heksagonal ditumpuk secara horizontal dalam formasi yang mirip dengan dinding bata, memberikan kekuatan yang besar pada material.
Lapisan nacre berwarna-warni ini — biasa disebut ‘induk mutiara’ — disekresikan langsung dari sel epitel di mantel.
Conchiolin hadir di dalam periostracum dan lapisan nacreous, membantu menyatukan prisma kristal.
Berganti kulit:
Karena sifat fisik dari struktur eksoskeleton yang tidak hidup, ada batasan pada kemungkinan pertumbuhan. Meskipun makhluk tertentu, seperti moluska, mampu menumbuhkan cangkangnya dengan menambahkan bahan ke tepinya, sebagian besar kerangka luar harus dilepaskan dengan cara berganti kulit dan kemudian tumbuh kembali; ini berbeda dengan endoskeleton hidup kebanyakan vertebrata, yang tumbuh bersama bagian tubuh lainnya.
Pada arthropoda seperti serangga dan krustasea, proses penggantian eksoskeleton disebut ekdisis . Ini terjadi dalam tiga tahap utama.
Pertama, saat arthropoda tumbuh, hormon steroid yang disebut ecdysone dilepaskan ke dalam tubuh; ini menandakan awal dari proses molting. Organisme kemudian menjadi tidak aktif sementara kutikula dipisahkan dari sel epidermis di bawahnya dalam proses yang disebut apolilisis .
Cairan pencernaan kemudian disekresikan ke dalam ruang antara kutikula tua dan epidermis, yang dikenal sebagai ruang exuvial . Cairan ini tetap tidak aktif sampai epidermis mengeluarkan epikutikula baru. Penting untuk dicatat bahwa kutikula baru lebih besar dari yang lama, meskipun karena awalnya merupakan jaringan lunak, ia dapat melipat dan berkerut di bawah kutikula lama hingga siap digunakan.
Cairan molting mulai mencerna lapisan dalam kutikula tua yang lembut dari bawah; protein dan garam mineral sering diserap kembali ke dalam tubuh.
Tahap terakhir adalah ecdysis sejati , di mana organisme memperluas tubuhnya dengan mengambil air atau udara, atau dengan meningkatkan tekanan darahnya. Ini meretakkan permukaan kutikula lama dan hewan itu dapat meluncur keluar dari wadah kerangka luar yang lama. Dengan menggembungkan, hewan yang baru bebas dapat meregangkan kutikula baru dan memulai proses sklerotisasi atau biomineralisasi untuk mengeraskan permukaan.
Meskipun ada keuntungan dari molting, seperti pertumbuhan kembali anggota badan yang rusak, dan kemampuan untuk melakukan metamorfosis, ini merupakan proses yang sangat berbahaya.
Sebelum eksoskeleton baru mengeras (terkadang bisa memakan waktu beberapa hari), bagian dalamnya yang lembut terbuka dan sangat rentan terhadap predator. Sekitar 85% kematian arthropoda terjadi selama periode molting! Karena bahayanya, hewan yang berganti kulit biasanya mencari perlindungan selama proses berlangsung untuk mengurangi kerentanan mereka.