Kehidupan Kompleks Awal Mungkin Bermula di Dasar Laut Dangkal yang Kaya Oksigen

Melacak tempat awal kehidupan kompleks berkembang

Penelitian baru terhadap fosil mikro sangat tua dari Australia utara mengubah cara ilmuwan memahami lingkungan tempat sel kompleks pertama di Bumi hidup. Analisis batuan berumur sekitar 1,78–1,73 miliar tahun menunjukkan bahwa beberapa eukariota paling awal hidup di dasar laut dangkal yang kaya oksigen, bukan di laut dalam yang miskin oksigen seperti yang sering diasumsikan sebelumnya.

Eukariota adalah kelompok organisme yang selnya memiliki struktur internal kompleks—dan semua kehidupan kompleks modern, dari alga hingga tumbuhan dan hewan, berasal dari nenek moyang eukariotik ini. Temuan tersebut menunjukkan bahwa ketersediaan oksigen kemungkinan menjadi faktor penting yang menentukan di mana organisme awal ini dapat hidup.

Fosil dari Formasi McDermott di Australia

Fokus penelitian ini adalah fosil mikroskopis yang terawetkan di batuan Formasi McDermott di Cekungan McArthur, Australia, dengan usia sekitar 1,78–1,73 miliar tahun.

Batuan tersebut menyimpan beragam mikroorganisme yang ditafsirkan sebagai eukariota awal—organisme yang kemungkinan sudah memiliki fitur khas seperti kerangka sel (cytoskeleton) dan sistem membran internal yang membedakan mereka dari mikroba sederhana prokariotik.

Bukti sedimen menunjukkan organisme tersebut hidup di lingkungan laut dangkal dalam laut pedalaman purba, termasuk dataran lumpur pasang surut dan sedimen dasar laut, bukan di kolom air laut terbuka.

Bukti bahwa mereka hidup di lingkungan beroksigen

Para peneliti menggabungkan beberapa jenis bukti untuk merekonstruksi habitat organisme ini:

• Distribusi fosil: Mikro-fosil terkonsentrasi di sedimen dasar laut, menunjukkan organisme hidup di atau di dalam dasar laut.
• Konteks sedimen: Lapisan batuan menunjukkan lingkungan pesisir dangkal seperti dataran pasang surut, bukan laut dalam.
• Sinyal geokimia: Analisis kimia sedimen menunjukkan adanya oksigen secara lokal, meskipun sebagian besar laut dalam pada era Proterozoikum masih miskin oksigen.

Gabungan bukti ini mengarah pada kesimpulan bahwa eukariota tertua yang diketahui kemungkinan adalah organisme bentik (hidup di dasar laut) yang beradaptasi dengan area laut dangkal beroksigen.

Petunjuk tentang keberadaan mitokondria

Hubungan dengan lingkungan kaya oksigen juga memberi petunjuk penting tentang bagaimana sel-sel ini menghasilkan energi.

Para peneliti menilai bahwa eukariota awal kemungkinan sudah menggunakan metabolisme aerobik, yaitu proses produksi energi yang memanfaatkan oksigen. Hal ini mengisyaratkan bahwa organisme tersebut kemungkinan sudah memiliki mitokondria, organel sel yang memungkinkan produksi energi secara efisien dengan oksigen.

Semua eukariota modern berasal dari nenek moyang yang memiliki mitokondria, sehingga temuan ini memperkuat gagasan bahwa organel tersebut muncul sangat awal dalam evolusi eukariota dan membantu membuka jalan bagi munculnya kehidupan kompleks.

Mengapa eukariota awal tetap langka begitu lama

Walaupun eukariota sudah ada sekitar 1,7–1,8 miliar tahun lalu, mereka tidak langsung mendominasi ekosistem Bumi. Selama ratusan juta tahun, biosfer masih didominasi mikroba prokariotik.

Salah satu penjelasan utamanya adalah kondisi lingkungan. Setelah oksigen mulai meningkat di atmosfer, banyak bagian samudra dalam masih kekurangan oksigen.

Akibatnya, organisme yang membutuhkan oksigen kemungkinan hanya dapat bertahan di area terbatas—seperti habitat dasar laut dangkal yang memiliki oksigen secara lokal. Lingkungan yang terfragmentasi ini mungkin membuat eukariota tetap jarang dan evolusinya berlangsung lambat untuk waktu yang sangat lama.

Jalan panjang menuju ekosistem kompleks

Penelitian ini menunjukkan betapa erat hubungan antara evolusi kehidupan kompleks dan perubahan lingkungan Bumi.

Eukariota mungkin muncul cukup awal dalam sejarah planet ini, tetapi ekspansi mereka sangat bergantung pada penyebaran oksigen di lautan. Baru ketika lingkungan laut yang beroksigen menjadi lebih luas, eukariota dapat berkembang dan menyebar ke berbagai habitat laut.

Ekspansi inilah yang pada akhirnya membuka jalan bagi kemunculan alga, organisme multiseluler, dan jauh kemudian hewan, yang membentuk dasar biosfer modern.

Dengan kata lain, fosil dari Australia ini merekam momen penting dalam sejarah Bumi—sebuah periode transisi ketika sel kompleks sudah ada, tetapi planet ini belum sepenuhnya siap untuk perkembangan mereka.