Lebih dari dua miliar tahun yang lalu, sebelum atmosfer bumi kaya akan oksigen, mikroba tertentu mungkin sudah memanfaatkan kekuatannya. Sebuah studi genetik baru menunjukkan bahwa Asgard archaea —kerabat mikroba terdekat dari tumbuhan dan hewan—memiliki alat molekuler untuk berkembang dengan oksigen, sehingga berpotensi membentuk kembali pemahaman kita tentang betapa kompleksnya kehidupan muncul.
Teka-teki Evolusi Kehidupan Awal
Selama beberapa dekade, para ilmuwan berteori bahwa sel kompleks (eukariota) terbentuk ketika mikroba purba bergabung dengan bakteri. Persatuan ini akhirnya menghasilkan organisme mulai dari pohon hingga manusia. Namun, masih ada pertanyaan kunci: bagaimana penggabungan ini bisa terjadi di lingkungan yang miskin oksigen? Bakteri yang menjadi mitokondria penghasil energi di dalam sel eukariotik membutuhkan oksigen untuk bertahan hidup. Jika archaeon tuan rumah tidak dapat mentoleransi oksigen, penggabungan tersebut tidak mungkin terjadi.
Penelitian baru ini, yang dipublikasikan di Nature pada tanggal 18 Februari, menunjukkan bahwa inang archaeal, khususnya Asgard archaea, mungkin lebih toleran terhadap oksigen daripada perkiraan sebelumnya.
Dari Mana Buktinya Berasal
Para peneliti menganalisis sejumlah besar data genetik yang dikumpulkan dari sedimen laut dan air laut, yang berjumlah sekitar 15 terabyte. Mereka merekonstruksi lebih dari 13.000 genom mikroba, mengidentifikasi ratusan yang terkait dengan Asgard archaea. Tim mengambil sampel lingkungan dari kedalaman 100 kaki di Laut Bohai hingga 6.561 kaki di Cekungan Guaymas—kedua wilayah tersebut penuh dengan kehidupan mikroba.
Temuan kuncinya? Archaea Asgard yang berkerabat dekat dengan eukariota ditemukan di lingkungan kaya oksigen seperti sedimen pantai dan perairan terbuka. Mikroba ini memiliki jalur metabolisme yang secara aktif menggunakan oksigen.
Mesin Penanganan Oksigen Dikonfirmasi
Dengan menggunakan alat AI seperti AlphaFold2 untuk memprediksi struktur protein, para peneliti menemukan bahwa garis keturunan Asgard tertentu, khususnya Heimdallarchaeia, membawa gen untuk respirasi aerobik—proses yang digunakan organisme untuk mengekstrak energi dari makanan menggunakan oksigen. Mereka juga menemukan enzim yang menetralkan produk sampingan beracun dari metabolisme oksigen. Hal ini menunjukkan bahwa nenek moyang sel kompleks tidak selalu terbatas pada kondisi bebas oksigen.
“Oksigen muncul di lingkungan, dan Asgard beradaptasi dengan hal tersebut,” kata rekan penulis studi, Brett Baker. “Mereka menemukan keuntungan energik dalam penggunaan oksigen, dan kemudian mereka berevolusi menjadi eukariota.”
Mengapa Ini Penting
Penemuan ini bukan hanya tentang menulis ulang buku teks. Hal ini menjembatani kesenjangan yang sudah lama ada dalam memahami asal usul kehidupan yang kompleks. Jika inang archaeal dapat menangani oksigen, fusi dengan bakteri yang bergantung pada oksigen menjadi lebih masuk akal. Implikasinya adalah bahwa kehidupan awal tidak selalu dibatasi oleh ketiadaan oksigen; ia beradaptasi dengan kehadirannya, membuka jalan bagi evolusi organisme yang lebih canggih.
Penelitian ini juga menyoroti pentingnya survei genom mendalam dalam mengungkap sejarah evolusi yang tersembunyi. Asgard archaea, yang namanya diambil dari nama rumah para dewa Norse, pertama kali diidentifikasi pada tahun 2015. Temuan ini menggarisbawahi betapa masih banyak yang belum diketahui tentang dunia mikroba dan perannya dalam membentuk kehidupan di Bumi.
