Eksoskeleton adalah penutup kaku yang ditemukan pada bagian luar banyak hewan, khususnya invertebrata seperti arthropoda dan moluska. Sama seperti endoskeleton vertebrata internal, eksoskeleton bertanggung jawab untuk mendukung struktur tubuh hewan.
Eksoskeleton juga memberikan perlindungan terhadap serangan dari predator, dan kerusakan yang tidak disengaja pada organ dalam yang lunak. Selanjutnya, karena kualitas tahan air dari jaringan tulang, eksoskeleton bertindak sebagai penghalang dan melindungi organisme dari kekeringan.
Pada arthropoda, otot-otot melekat langsung ke bagian dalam eksoskeleton — tidak seperti endoskeleton vertebrata, di mana otot-otot terhubung ke rangka melalui tendon dan ligamen. Sambungan langsung ini berarti bahwa ada area permukaan yang lebih besar untuk melekatkan otot, memungkinkan untuk gerakan dan kekuatan yang kuat. Selain itu, anggota badan yang bersendi, yang menghubungkan pelat eksterior keras, memungkinkan berbagai gerakan yang tersedia.
Meskipun tulang yang ditemukan di endoskeleton cukup ringan, bahan yang membentuk struktur eksoskeleton relatif berat. Ini membatasi ukuran sehingga organisme dengan eksoskeleton tidak dapat terus 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 mensekresi bahan kutikula yang tidak hidup.
Pada permukaan luar kutikula, lapisan lilin tipis yang disebut epikutikula. Epikutikula terbentuk dari tiga lapisan; lapisan dalam adalah kutikulin, yang terbuat dari lipoprotein. Di atas ini adalah lapisan lilin, yang bertindak untuk menahan air di dalam kutikula dan menolak air dari luar. Lapisan lilin ini sangat rapuh, sehingga dilindungi oleh ‘lapisan semen’ terluar.
Prokutikel interior dibuat terutama dari kitin, bahan tembus cahaya, yang terdiri dari polisakarida termodifikasi yang mengandung nitrogen. 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, strukturnya sangat lentur, terbentuk dari jalinan serat dari molekul kitin dan protein. Dalam eksokutikula, kitin diperkuat untuk menambah kekerasan dan kekuatan pada eksoskeleton 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 kadang-kadang dikombinasikan 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 baju besi pelindung dari eksoskeleton, atau mereka dapat mengambil bentuk bagian tubuh mekanis seperti cakar, kaki, sendi, radula dan sayap.
Kerang.
Hewan filum Mollusca biasanya memiliki eksoskeleton dalam bentuk kerang; ini termasuk siput gastropoda dan siput laut, kerang bivalvia, tiram dan kerang, chiton, dan cephalopoda nautilus. Cangkang kerang terutama terdiri dari kalsium karbonat dan protein yang disebut conchiolin, yang disekresikan oleh sel-sel epitel pada jaringan moluska yang disebut mantel. Lapisan cangkang umumnya salah satu dari dua jenis: lapisan luar berkapur dan lapisan dalam mutiara.
Lapisan terluar — periostrakum — 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 sekelompok sel di tepi mantel, sehingga cangkang tumbuh dari tepi luar.
Lapisan paling dalam adalah lapisan hipostrakum atau nakreous. Ini terdiri dari trombosit yang tipis dan datar dari aragonit, suatu bentuk kalsium karbonat. Cakram heksagonal ditumpuk secara horizontal dalam formasi yang mirip dengan dinding bata, memberi kekuatan material yang besar. Lapisan warna-warni nakre — yang biasa disebut ‘ibu mutiara’ ini disekresikan langsung dari sel-sel epitel di mantel. Konchiolin hadir dalam periostrakum dan lapisan nakreous, membantu menyatukan prisma kristal bersama.
Molting (meranggas)
Karena sifat fisik dari struktur eksoskeleton yang tidak hidup, ada pembatasan pada kemungkinan pertumbuhan. Meskipun mahluk tertentu, seperti moluska, mampu menumbuhkan cangkangnya dengan menambahkan bahan ke ujungnya, sebagian besar eksoskeleton harus dihilangkan dengan cara molting dan kemudian tumbuh kembali; ini berbeda dengan endoskeleton hidup dari kebanyakan vertebrata, yang tumbuh bersama dengan bagian tubuh lainnya.
Pada arthropoda seperti serangga dan krustasea, proses penggantian eksoskeleton disebut ekdisis. Ini terjadi dalam tiga tahap utama.
Pertama, ketika arthropoda tumbuh, hormon steroid yang disebut ekdson dilepaskan ke dalam tubuh; ini menandakan awal dari proses molting. Organisme kemudian menjadi tidak aktif sementara kutikula terpisah dari sel epidermal yang mendasari dalam proses yang disebut apolisis.
Cairan pencernaan kemudian disekresikan ke ruang antara kutikula tua dan epidermis, yang dikenal sebagai ruang eksuvial. Cairan ini tetap tidak aktif sampai epidermis telah mengeluarkan epikutikula baru. Penting untuk dicatat bahwa kutikula baru lebih besar daripada kutikula yang lama, meskipun karena awalnya adalah jaringan lunak, ia dapat melipat dan mengerut di bawah kutikula yang lama sampai siap digunakan.
Cairan molting mulai mencerna lapisan dalam lembut kutikula tua dari bawah; protein dan garam mineral sering diserap kembali ke dalam tubuh.
Tahap terakhir adalah ekdisis sejati, di mana organisme memperluas tubuhnya dengan mengambil air atau udara, atau dengan sangat meningkatkan tekanan darahnya. Ini memecahkan permukaan kutikula yang lama dan hewan itu dapat meluncur keluar dari eksoskeleton yang lama. Dengan menggembungkan, hewan yang baru bebas mampu 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, itu adalah proses yang sangat berbahaya. Sebelum eksoskeleton baru telah mengeras (ini kadang-kadang bisa memakan waktu beberapa hari), interior yang lembut terbuka dan sangat rentan terhadap predator. Sekitar 85% kematian arthropoda terjadi selama periode ganti kulit! Karena bahaya, hewan molting biasanya mencari perlindungan selama proses dalam upaya untuk mengurangi kerentanan mereka.
