Penulis: Beatrice Andreanna Wijaya (Archaea’21), Aisyah Adiva Jasmine (Archaea’21), Latifah Naila Roswendi (Archaea’21)
Terbentuknya planet bumi berawal dari fenomena Big Bang pada sistem solar. Awalnya, bumi merupakan planet yang suhu panas ekstrem dengan atmosfer tanpa ozon. Stratosfer bumi pun hanya terdiri atas hidrogen dan nitrogen sehingga tidak ada oksigen. Tentunya kondisi ini dinilai tidak cocok untuk kehidupan
How did we get here?
Kuncinya terletak pada primordial soup, yaitu teori populer tentang awal terbentuknya segala kehidupan yang dikemukakan Oparin-Haldane. Tanpa adanya ozon pada lapisan stratosfer, sinar UV B dan C menembus menuju permukaan manusia. Pada akhirnya, UV ini akan menyebabkan reaksi dari senyawa inorganik seperti metana, ammonia, dan hidrogen bebas membentuk senyawa organik, seperti polimer serta RNA & DNA yang penting dalam genetika makhluk hidup (Fath, 2019).
Kondisi Lingkungan
Meskipun telah terjadi pembentukan senyawa organik, keadaan lingkungan tanpa oksigen diikuti suhu dan sinar UV ekstrem menyebabkan daratan menjadi tempat yang tidak dapat dihuni.
Satu-satunya tempat sumber kehidupan yang memungkinkan berasal dari laut dalam dan habitat subteranean. Kehidupan pertama diawali oleh LUCA (Last Universal Common Ancestor). Dari sini, mikroba prokariotik lah yang diduga menjadi sel kehidupan pertama yang berkembang di sana, yaitu mikroba anaerob kemoautotrof!
Berikut ini merupakan karakteristik penting mikroba yang membantu kemampuan survival di kondisi ekstrem bumi awal :
- Prokariotik: sel tunggal sederhana yang tidak memiliki inti sel dan organel bermembran
- Anaerob: tidak memerlukan oksigen untuk memperoleh energi
- Kemoautotrof: mendapatkan sumber karbon dari senyawa kimia inorganik (karbon dioksida) dengan energi yang didapat dari oksidasi senyawa seperti metana, amonia, dan sulfur pada primordial soup
Fun Fact #1
Dari mana kita mengetahui mikroba tersebut? Dalam paleomikrobiologi, jejak mikroba kuno ditemukan dan dipelajari dari permafrost, stromatolit, batu amber, hingga tulang dan organ dalam manusia dan hewan! Salah satu contohnya adalah penemuan Pithovirus berusia 30.000 tahun.
(Rivera-Perez dkk., 2018)
Pionir ini bukan sembarang mikroba karena organisme ini dapat melakukan konversi senyawa inorganik untuk menjadi senyawa organik maupun melakukan metabolisme dalam cara-cara yang tidak dapat dilakukan oleh manusia dan sel eukariot lainnya. Konversi ini berperan dalam siklus biogeokimia yang masih berlangsung hingga saat ini di bumi!
Berikut beberapa contoh mikroba pada siklus biogeokimia,
- Beggiatoa sp., Thioploca, dan Thiomargarita sp. (bakteri sulfur) → reduksi/oksidasi sulfur
- Metanogen → siklus metana dan karbon dioksida
- Cyanobacteria → siklus karbon terkait oksigen dan karbon dioksida
(Engel, 2007)
Salah satu fenomena paling signifikan sepanjang sejarah pembentukan bumi adalah the Great Oxidation Event, yaitu terjadi peningkatan kadar oksigen yang drastis! Inilah yang mendorong transisi kehidupan dari kelautan menuju terestrial serta kemunculan organisme eukariotik seperti kita, yaitu manusia.
Namun, bagaimana munculnya organisme tingkat tinggi di bumi? Lagi-lagi, organisme tersebut muncul karena mikroba prokariotik yang juga berkontribusi membentuk sel eukariotik sekitar 2 miliar tahun yang lalu, yaitu melalui fenomena endosimbiosis.
Endosimbiosis
Pada fenomena ini, suatu sel mirip amoeba “menelan” atau memfagositosis suatu sel prokariot sehingga terspesialisasi menjadi organel yang dependen. Salah satu contoh dari fenomena ini adalah mitokondria dan kloroplas yang diduga berasal dari Rickettsia sp. dan Cyanobacteria. Inkorporasi organel menyebabkan laju respirasi dan sintesis energi ATP yang lebih tinggi dan optimal sehingga dapat dilakukan ekspresi lebih banyak gen dan diversifikasi makhluk hidup secara eksponensial.
(Madigan dkk., 2018)
Cyanobacteria (kiri) dan Rickettsia (kanan)
Fun Fact #2
Bakteri Rickettsia sp. memiliki kedekatan terhadap mitokondira. Namun, alih-alih bermanfaat dalam sel untuk respirasi, bakteri independen ini justru menyebabkan penyakit seperti cacar rickettsia, demam, dan tipus.
(Walker, n.d.)
Begitulah peran mikroba dalam membentuk kehidupan indah di bumi saat ini. Meskipun mikroba tidak terlihat kasat mata, dominansinya masih kuat pada kehidupan dengan menjalankan berbagai fungsi penting yang kita sudah dan belum ketahui.
Kamu sudah lihat bagaimana bumi sudah menempuh perjalanan yang panjang hingga sekarang. Perjalanan ini pun harus kita apresiasi dan mari kita sayangi dengan merawat bumi. Selamat Hari Bumi pada 22 April 2024!
Referensi
Bellini, T., Buscaglia, M., Soranno, A., & Zanchetta, G. (2012). Origin of life scenarios: between fantastic luck and marvelous fine-tuning. EURESIS JOURNAL, 2, 113-139.
Fath, B. D. (2019). Encyclopedia of ecology (Second Edition). Elsevier. Halaman 383-390.
Madigan, M. T, Bender, K. S., Buckley, D. H., Sattley, W. M., Stahl, D. A. (2018). Brock Biology of Microorganisms (15th Edition). Pearson.
Labruna, M. B., Whitworth, T., Horta, M. C., Bouyer, D. H., McBride, J. W., Pinter, A., … & Walker, D. H. (2004). Rickettsia species infecting Amblyomma cooperi ticks from an area in the state of Sao Paulo, Brazil, where Brazilian spotted fever is endemic. Journal of clinical microbiology, 42(1), 90-98.
Rivera‐Perez, J. I., Santiago‐Rodriguez, T. M., & Toranzos, G. A. (2018). Paleomicrobiology: a snapshot of ancient microbes and approaches to forensic microbiology. Environmental Microbial Forensics, 63-90.