Ilmuwan Temukan Dua Bentuk Kehidupan yang Bergabung Jadi Satu Organisme

REPUBLIKA.CO.ID, JAKARTA -- Tim ilmuwan mendeteksi peristiwa besar yang kemungkinan besar belum pernah terjadi setidaknya selama 1 miliar tahun. Para peneliti mengamati endosimbiosis primer, yaitu dua bentuk kehidupan yang bergabung menjadi satu organisme.  

Dikutip dari laman Popular Science, Senin (22/4/2024), peristiwa yang sangat langka itu terjadi antara sejenis ganggang laut dengan bakteri yang diamati di laboratorium. Hasilnya telah dipaparkan dalam dua makalah ilmiah yang baru-baru ini diterbitkan di jurnal Cell dan Science.

Endosimbiosis primer terjadi ketika satu organisme mikroba menelan organisme mikroba lainnya, kemudian organisme yang tertelan digunakan sebagai organ dalam. Inang memberi organisme (selanjutnya disebut endosimbion) beberapa manfaat, termasuk nutrisi, energi, dan perlindungan.  

Ketika tidak dapat lagi bertahan hidup sendiri, endosimbion yang tertelan menjadi organ bagi inangnya yang disebut organel. "Sangat jarang organel muncul dari hal seperti ini. Pertama kali kami mengira itu terjadi, muncul kehidupan yang kompleks," kata salah satu penulis studi, Tyler Coale.

Coale merupakan peneliti pascadoktoral di Universitas California, Santa Cruz. Dia mengatakan, endosimbiosis di mana bentuk kehidupan inang menjadi dasar fungsi organisme lain hanya terjadi tiga kali, dan semuanya menjadi terobosan besar bagi evolusi.

Peristiwa pertama terjadi sekitar 2,2 miliar tahun yang lalu, ketika organisme bersel tunggal yang disebut archaea menelan bakteri yang akhirnya menjadi mitokondria. Organel khusus inilah yang dipelajari oleh setiap mahasiswa biologi sebagai "pembangkit tenaga sel" dan pembentukannya memungkinkan organisme kompleks untuk berevolusi.

"Segala sesuatu yang lebih rumit daripada sel bakteri disebabkan oleh peristiwa itu. Sekitar satu miliar tahun yang lalu, hal ini terjadi lagi pada kloroplas, dan hal ini memberi kita tumbuhan," ucap Coale.

Peristiwa kedua yang dia sebutkan terjadi ketika sel-sel yang lebih maju menyerap cyanobacteria. Cyanobacteria dapat memanen energi dari sinar matahari dan akhirnya menjadi organel yang disebut kloroplas yang dapat memanen energi dari sinar matahari. Kloroplas menjadi dasar prinsip inti lain dalam biologi, yakni tumbuhan hijau yang dapat membuat makanan dari matahari.

Dengan peristiwa terbaru ini....

Dengan peristiwa endosimbiosis terbaru ini, alga mungkin mengubah nitrogen dari atmosfer menjadi amonia yang dapat digunakan untuk proses seluler lainnya. Namun, hal itu membutuhkan bantuan bakteri. Dalam studi itu, tim ilmuwan mengamati spesies alga yang disebut Braarudosphaera bigelowii.  

Ganggang yang menelan cyanobacterium memberinya sedikit kekuatan super pada tumbuhan. Ia dapat “memperbaiki” nitrogen langsung dari udara dan menggabungkannya dengan unsur lain untuk membentuk senyawa yang lebih bermanfaat. Hal itu biasanya tidak dapat dilakukan oleh tanaman.

Nitrogen adalah nutrisi yang sangat penting bagi kelangsungan hidup dan tanaman biasanya mendapatkannya melalui hubungan timbal balik dengan bakteri yang terpisah dari tanaman atau alga. Tim pertama kali mengira bahwa alga itu memiliki hubungan simbiosis dengan bakteri yang disebut UCYN-A.  

Setelah pengamatan lain, pertumbuhan yang terjadi tampaknya dikendalikan oleh pertukaran nutrisi penting, yang menghubungkan metabolisme keduanya. Sinkronisasi tingkat pertumbuhan ini membuat para peneliti menyebut UCYN-A mirip organel.

Rekan penulis studi dan ahli kelautan mikroba UC Santa Cruz, Jonathan Zehr, menjelaskan salah satu ciri sesuatu berpindah dari endosimbion ke organel. Cirinya, potongan-potongan DNA akan dibuang, genom menjadi semakin kecil, dan mulai bergantung pada sel induk untuk produk gen atau protein untuk diangkut ke dalam sel.

Tim percaya bahwa ini menunjukkan bahwa UCYN-A dapat dianggap sebagai organel penuh.  Mereka memberi nama “nitroplast” dan berpotensi mulai berevolusi sekitar 100 juta tahun yang lalu. Walaupun hal ini terdengar lama bagi pemahaman manusia akan waktu, namun waktu evolusi hanya sepersekian detik jika dibandingkan dengan mitokondria dan kloroplas.

Masih banyak pertanyaan lain tentang UCYN-A dan inang alganya masih belum terjawab dan tim juga berencana untuk mencari tahu cara kerja UCYN-A dan alga serta mempelajari strain yang berbeda. Studi lebih lanjut tentang nitroplas juga dapat menentukan apakah nitroplas juga ada di sel lain.

Deretan manfaatnya pun bisa dieksplorasi, misalnya penerapan secara luas di bidang pertanian. Menurut Zehr, para ilmuwan kemungkinan akan menemukan organisme lain yang memiliki kisah evolusi serupa dengan UCYN-A. "Akan tetapi, penemuan ini termasuk tidak ada bandingannya dan tidak ada dalam buku teks," tutur Zehr.

Ikuti Whatsapp Channel Republika