Peristiwa evolusi yang terjadi sekali dalam 1 miliar tahun: fusi (merge) dua makhluk hidup

Peristiwa evolusi dalam 1 miliar tahun yang belum pernah terjadi sebelumnya: dua makhluk hidup menyatu menjadi satu

• Terungkap bahwa alga Braarudosphaera bigelowii telah menyerap sianobakteri bernama UCYN-A. Ini bisa menjadi lompatan besar dalam evolusi.

Endosimbiosis primer: fenomena saat satu mikroorganisme menelan mikroorganisme lain

• Endosimbiosis primer (primary endosymbiosis) terjadi ketika satu mikroorganisme menelan mikroorganisme lain dan mulai menggunakannya seperti organ internal.
• Sel inang memberi simbion keuntungan seperti nutrisi, energi, dan perlindungan, dan pada akhirnya simbion menjadi tidak bisa bertahan hidup sendiri lalu berubah menjadi organ inang, yaitu organel di dalam sel.

Dalam sejarah Bumi, endosimbiosis primer hanya terjadi dua kali

• Sekitar 2,2 miliar tahun lalu, arkea menelan bakteri yang kemudian menjadi mitokondria, dan ini merupakan kasus pertama. Hal ini memungkinkan evolusi semua makhluk hidup kompleks.
• Sekitar 1,6 miliar tahun lalu, sebagian dari sel yang telah berevolusi ini menyerap sianobakteri yang mampu memanen energi matahari lalu menjadi kloroplas. Hal ini memberi tumbuhan kemampuan fotosintesis dan warna hijau.

Endosimbiosis primer ketiga ditemukan pada alga B. bigelowii

• Alga B. bigelowii menelan bakteri UCYN-A sehingga mampu memfiksasi nitrogen dari udara dan menggabungkannya dengan unsur lain untuk menghasilkan senyawa yang lebih berguna. Ini adalah hal yang tidak bisa dilakukan alga atau tumbuhan biasa.
• Tim peneliti memastikan bahwa ini adalah endosimbiosis primer melalui rasio ukuran antara inang dan simbion, pengendalian pertumbuhan lewat pertukaran nutrisi, serta sinkronisasi replikasi dan pembelahan sel.
• UCYN-A hanya bisa memproduksi sekitar setengah dari protein yang dibutuhkan, dan sisanya bergantung pada alga inang. Ini adalah salah satu ciri proses menuju organel internal.

Penemuan organel baru "nitroplast"

• Tim peneliti menyatakan bahwa UCYN-A menunjukkan ciri organel yang lengkap, dan menamainya "nitroplast".
• Nitroplast tampaknya mulai berevolusi sekitar 100 juta tahun lalu, yang merupakan waktu sangat singkat dibandingkan mitokondria atau kloroplas.
• Tim peneliti berencana terus meneliti apakah nitroplast juga ada di sel lain dan dampak apa yang ditimbulkannya.
• Nitroplast berpotensi dimanfaatkan untuk budidaya tanaman yang lebih baik dengan memberikan kemampuan fiksasi nitrogen pada tumbuhan.

Opini GN⁺

• Endosimbiosis primer adalah peristiwa yang sangat penting dalam evolusi kehidupan, dan penemuan bahwa fenomena seperti ini masih terjadi saat ini sangat menarik. Patut diperhatikan peran apa yang nantinya akan dimainkan nitroplast.

• Namun, tampaknya masih diperlukan banyak penelitian sebelum hasil studi ini bisa diterapkan pada pertanian nyata. Memberikan kemampuan fiksasi nitrogen pada tanaman melalui rekayasa genetika dapat menimbulkan dampak tak terduga pada ekosistem, sehingga perlu kehati-hatian.

• Mengingat endosimbiosis primer yang menjadi asal usul mitokondria dan kloroplas terjadi sekitar 1 miliar tahun lalu, evolusi nitroplast diduga masih berada pada tahap awal. Perlu dilihat bagaimana organel ini akan terus berevolusi ke depan.

• Hasil penelitian seperti ini menunjukkan bahwa makhluk hidup telah berevolusi melalui interaksi yang sangat erat satu sama lain. Ini menyiratkan bahwa simbiosis dengan organisme lain memainkan peran penting dalam memperoleh kemampuan baru.

• Tampaknya masih diperlukan pemahaman lebih lanjut mengenai mekanisme dan kondisi terjadinya endosimbiosis primer. Melalui hal ini, proses kunci dalam evolusi kehidupan dapat diungkap dan kemungkinan aplikasi biologis baru dapat dijajaki.

[GN⁺]

Komentar Hacker News

Ringkasan:

• Simbiosis pertama yang menjadi asal-usul eukariota mungkin merupakan peristiwa yang sangat langka, bukan terjadi sekali dalam 1 miliar tahun, melainkan sekitar sekali dalam 1 triliun tahun atau 10^20 tahun. Ini bisa menjadi hambatan besar bagi lahirnya kehidupan kompleks dan dapat menjelaskan paradoks Fermi.
• Simbiosis organel pengikat nitrogen yang baru ditemukan itu sebenarnya terjadi 100 juta tahun lalu. Hanya baru ditemukan belakangan ini.
• Alga tersebut, Braarudosphaera bigelowii, dikelilingi oleh 12 lempeng segilima dan membentuk wujud dodekahedron beraturan yang sempurna. Ini organisme yang sangat menarik.
• Sebagian besar serangga memiliki endosimbion internal yang dapat diwariskan, sehingga muncul keraguan terhadap klaim bahwa endosimbiosis primer itu begitu langka.
• Ini artikel dengan judul sensasional; sebenarnya bisa saja kita kebetulan menangkap peristiwa yang memang terjadi sekali dalam 1 miliar tahun, tetapi biasanya itu mungkin bukan peristiwa yang berdampak besar atau cukup berkesan untuk diingat.
• Salah satu jenis jagung dapat menghasilkan nitrogen "terikat" sendiri.