Monday, 10 Feb 2025

Mengungkap Rahasia LUCA, Bentuk Kehidupan Paling Awal di Bumi

RisalahPos
17 Jul 2024 10:45
5 minutes reading

Representasi digital yang menggambarkan bagaimana LUCA telah diserang oleh virus bahkan sejak 4,2 miliar tahun lalu. Kredit: Science Graphic Design

A Universitas BristolPenelitian yang dipimpin menemukan bahwa kehidupan di Bumi, yang berasal dari nenek moyang yang sama yang disebut LUCA, berkembang pesat segera setelah terbentuknya planet tersebut.

Melalui analisis genetik dan pemodelan evolusi, para peneliti menunjukkan keberadaan LUCA sekitar 4,2 miliar tahun yang lalu, mengungkapkannya sebagai organisme kompleks dengan sistem kekebalan awal yang merupakan bagian penting dari ekosistem paling awal di Bumi.

Cetak Biru Genetik LUCA dan Keturunannya

Segala sesuatu yang hidup saat ini berasal dari satu nenek moyang yang sama yang dikenal dengan sebutan LUCA (Last Universal Common Ancestor).

LUCA adalah hipotesis nenek moyang bersama yang menjadi asal semua kehidupan seluler modern, dari organisme bersel tunggal seperti bakteri hingga pohon redwood raksasa (serta kita manusia). LUCA merupakan akar pohon kehidupan sebelum terbagi menjadi kelompok-kelompok yang dikenal saat ini, Bakteri, Archaea, dan Eukarya. Kehidupan modern berevolusi dari LUCA dari berbagai sumber yang berbeda: asam amino digunakan untuk membangun protein di semua organisme seluler, mata uang energi bersama (ATP), keberadaan mesin seluler seperti ribosom dan lainnya yang terkait dengan pembuatan protein dari informasi yang disimpan di dalamnya DNAdan bahkan fakta bahwa semua kehidupan seluler menggunakan DNA itu sendiri sebagai cara menyimpan informasi.

Metode Penelitian dan Zaman LUCA

Tim membandingkan semua gen dalam genom makhluk hidup jenismenghitung mutasi yang telah terjadi dalam urutannya dari waktu ke waktu sejak mereka berbagi nenek moyang di LUCA.

Waktu pemisahan beberapa spesies diketahui dari catatan fosil sehingga tim menggunakan padanan genetik dari persamaan yang lazim digunakan untuk menghitung kecepatan dalam fisika untuk mengetahui kapan LUCA terbentuk, dan memperoleh jawaban 4,2 miliar tahun yang lalu, sekitar empat ratus juta tahun setelah terbentuknya Bumi dan tata surya kita.

Rekan penulis Dr. Sandra Álvarez-Carretero dari Sekolah Ilmu Bumi Bristol berkata: “Kami tidak menduga LUCA setua itu, hanya dalam rentang ratusan juta tahun pembentukan Bumi. Namun, hasil kami sesuai dengan pandangan modern tentang kelayakhunian Bumi purba.”

Wawasan Fisiologis dan Pemodelan Evolusioner LUCA

Selanjutnya, tim tersebut menyusun biologi LUCA dengan memodelkan karakteristik fisiologis spesies hidup melalui silsilah kehidupan hingga LUCA. Penulis utama Dr. Edmund Moody menjelaskan: “Sejarah evolusi gen menjadi rumit karena pertukarannya antar garis keturunan. Kita harus menggunakan model evolusi yang kompleks untuk menyelaraskan sejarah evolusi gen dengan silsilah spesies.”

Rekan penulis Dr. Tom Williams dari Sekolah Ilmu Biologi Bristol berkata: “Salah satu keuntungan nyata di sini adalah menerapkan pendekatan rekonsiliasi pohon gen spesies pohon pada kumpulan data yang sangat beragam yang mewakili domain utama kehidupan Archaea dan Bakteri. Hal ini memungkinkan kita untuk mengatakan dengan yakin dan menilai tingkat keyakinan tersebut tentang bagaimana LUCA hidup.”

Kompleksitas dan Dampak Lingkungan LUCA

Rekan penulis Profesor Davide Pisani berkata: “Studi kami menunjukkan bahwa LUCA adalah organisme yang kompleks, tidak terlalu berbeda dari prokariota modern, tetapi yang benar-benar menarik adalah jelas bahwa ia memiliki sistem kekebalan awal, yang menunjukkan bahwa bahkan hingga 4,2 miliar tahun yang lalu, nenek moyang kita terlibat dalam perlombaan senjata dengan virus.”

Rekan penulis Tim Lenton (Universitas Exeter, Fakultas Geografi) mengatakan, “Jelas bahwa LUCA mengeksploitasi dan mengubah lingkungannya, tetapi tidak mungkin ia hidup sendiri. Limbahnya akan menjadi makanan bagi mikroba lain, seperti metanogen, yang akan membantu menciptakan ekosistem daur ulang.”

Implikasi yang Lebih Luas dari Studi terhadap Kehidupan Awal

“Temuan dan metode yang digunakan dalam penelitian ini juga akan memberikan informasi mengenai penelitian di masa mendatang yang akan meneliti secara lebih rinci evolusi prokariota berikutnya berdasarkan sejarah Bumi, termasuk Archaea yang kurang diteliti beserta perwakilan metanogeniknya,” imbuh rekan penulis Profesor Anja Spang (Institut Penelitian Kelautan Kerajaan Belanda).

Rekan penulis Profesor Philip Donoghue berkata: “Pekerjaan kami menggabungkan data dan metode dari berbagai disiplin ilmu, mengungkap wawasan tentang Bumi dan kehidupan purba yang tidak dapat dicapai oleh satu disiplin ilmu saja. Ini juga menunjukkan seberapa cepat ekosistem terbentuk di Bumi purba. Ini menunjukkan bahwa kehidupan mungkin berkembang pesat di biosfer mirip Bumi di tempat lain di alam semesta.”

Referensi: “Sifat nenek moyang universal terakhir dan dampaknya pada sistem Bumi awal” oleh Edmund RR Moody, Sandra Álvarez-Carretero, Tara A. Mahendrarajah, James W. Clark, Holly C. Betts, Nina Dombrowski, Lénárd L. Szánthó, Richard A. Boyle, Stuart Daines, Xi Chen, Nick Lane, Ziheng Yang, Graham A. Shields, Gergely J. Szöllősi, Anja Spang, Davide Pisani, Tom A. Williams, Timothy M. Lenton dan Philip CJ Donoghue, 12 Juli 2024, Ekologi Alam dan Evolusi.
DOI: 10.1038/s41559-024-02461-1

Penelitian ini juga melibatkan ilmuwan dari University College London (UCL), Universitas Utrecht, Pusat Penelitian Ekologi di Budapest, dan Universitas Pascasarjana Institut Sains dan Teknologi Okinawa.

Penelitian ini didanai oleh John Templeton Foundation. Pendapat yang diungkapkan dalam publikasi ini merupakan pendapat penulis dan belum tentu mencerminkan pandangan John Templeton Foundation.



RisalahPos.com Network