‘Kontak pertama’ yang mungkin mengarah pada kehidupan kompleks di Bumi akhirnya disaksikan oleh para ilmuwan

Di pantai barat Australia terdapat jendela menuju masa lalu kita: stromatolit dan tikar mikroba Gathaagudu (Shark Bay).

Bagi mata yang tidak terlatih, mereka terlihat seperti kumpulan batu dan lendir – tetapi pada kenyataannya, mereka dipenuhi kehidupan mikroba. Dan stromatolit ini adalah “sisa” hidup dari ekosistem kuno yang berkembang di Bumi miliaran tahun yang lalu.

Jika Anda berjalan melewatinya, rasanya seperti berjalan kembali melalui waktu. Faktanya, gelembung oksigen pertama yang mengisi atmosfer di Bumi awal kemungkinan berasal dari stromatolit kuno. Dapat dikatakan bahwa keberadaan kita sangat bergantung pada tumpukan batu ini.

Jadi, rahasia masa lalu apa lagi yang bisa diceritakan oleh ekosistem ini? Selama puluhan tahun penelitian, kami tahu bagaimana kehidupan awal menenun jalurnya melalui “batu hidup” ini. Namun baru-baru ini tim kami memulai pencarian silsilah terbesar dari semuanya: mencari nenek moyang mikroba kita, archaea Asgard.

Dan dalam makalah baru, yang diterbitkan hari ini di jurnal Current Biology, kami melaporkan bagaimana pencarian ini mengarah pada penemuan petunjuk kunci yang dapat membantu menjelaskan bagaimana kehidupan kompleks berevolusi di Bumi.

Sel-sel yang menyusun kehidupan kompleks

Archaea Asgard awalnya dinamai berdasarkan dewa Nordik. Kelompok mikroba yang menarik ini berada di ambang salah satu peristiwa paling signifikan dalam evolusi kehidupan: asal usul sel kompleks yang membentuk tumbuhan dan hewan, yang dikenal sebagai eukariota.

Bukti menunjukkan bahwa archaea Asgard adalah kerabat terdekat eukariota. Dan bahwa di Bumi awal, adalah “pernikahan” antara archaeon Asgard kuno dan bakteri yang mengarah pada eukariota pertama.

Mereka membentuk kemitraan kuno. Mereka berbagi sumber daya dan berinteraksi secara fisik, yang mengarah pada sel kompleks pertama. Seperti kisah Romeo dan Juliet tentang dua keluarga jauh yang bersatu, archaea Asgard dan bakteri memutuskan bahwa sudah waktunya untuk melepaskan diri dari nilai-nilai keluarga tradisional.

Tetapi kita belum pernah melihat model bagaimana ini mungkin terjadi. Sampai sekarang.

Menampilkan cermin masa lalu yang kuno

Tim kami menggunakan tikar Shark Bay sebagai “benih” untuk membangun kultur mikroba kuno ini. Kami adalah salah satu dari empat kelompok di seluruh dunia yang berhasil mencapai hal ini, melalui penelitian bertahun-tahun dengan tim mahasiswa pascasarjana yang berdedikasi memelihara Asgard seperti keturunan.

Namun, Asgard tidak sendirian. Kami menemukan mereka bersama dengan bakteri pencinta sulfat. Mungkinkah ini menjadi model bagaimana kehidupan kompleks mungkin dimulai di Bumi purba?

Kami memulai dengan sekuensing DNA Asgard untuk menguraikan secara tepat bagaimana mikroba ini berfungsi pada tingkat genetik. Kami juga menggunakan kecerdasan buatan untuk memodelkan bagaimana protein dapat berperilaku di dunia sebelum eukariota. Bukti menunjukkan kedua mikroba ini berbagi nutrisi. Dengan kata lain, mereka bekerja sama.

Namun, kami ingin menggali lebih dalam. Seperti apa nenek moyang mikroba kita? Di sini kami beralih ke kriotomografi elektron, pendekatan pencitraan resolusi tinggi yang memungkinkan kami mengamati sel dan struktur pada skala nanometer.

Dan di sini kami menunjukkan – untuk pertama kalinya – arkeon Asgard dan bakteri yang berinteraksi secara langsung. Nanotube kecil menghubungkan kedua organisme tersebut – mungkin mencerminkan apa yang dilakukan nenek moyang mereka di Bumi awal yang pada akhirnya mengarah pada ledakan kehidupan kompleks seperti yang kita ketahui.

Menjalin ilmu pengetahuan barat dengan pengetahuan Adat

Ini adalah penemuan besar – yang berasal dari Gathaagudu, Situs Warisan Dunia dengan nilai lingkungan dan budaya yang signifikan.

Penduduk asli pertama kali menghuni Gathaagudu lebih dari 30.000 tahun yang lalu. Kami ingin mengakui dan merayakan bahasa masyarakat Malgana, salah satu kelompok bahasa tradisional Gathaagudu. Kami juga ingin menghubungkan ilmu pengetahuan barat dengan Pengetahuan Adat dengan cara yang bermakna.

Untuk tujuan ini dan bekerja sama dengan pakar bahasa Malgana terkemuka dunia, Kymberley Oakley, dan para tetua Aborigin, sebuah nama diberikan untuk arkeon Asgard baru kami dari bahasa masyarakat Malgana: Nerearchaeum marumarumayae. Nama spesies – marumarumayae – berasal dari bahasa Aborigin masyarakat Malgana, yang berarti “rumah kuno”, sebagai referensi bahwa stromatolit berasal dari zaman purba dalam sejarah Bumi.

Menjalin bahasa Aborigin ke dalam penamaan mikroba baru kami merupakan hubungan yang sesuai antara budaya Aborigin yang unik di Australia dan mikroba kuno yang ditemukan yang menyebut hamparan Gathaagudu sebagai “rumah”.

Gathaagudu terancam oleh perubahan global, dari peningkatan gelombang panas, peristiwa siklon, dan aktivitas manusia. Dan di antara nilai-nilai yang harus dilestarikan dan dilindungi adalah hubungan Aborigin yang signifikan serta jejak kehidupan yang kembali melalui waktu evolusi.

Dengan studi kami, kami telah melihat ke masa lalu kami. Dan mungkin seperti Montagues dan Capulets dari Shakespeare, kami melihat keluarga mikroba yang jauh berkumpul untuk menjembatani perpecahan dan pada akhirnya membentuk eukariota awal yang pada akhirnya mengarah kepada kita: cabang rapuh pada pohon evolusi kehidupan.

Brendan Paul Burns menerima pendanaan dari Australian Research Council.

Kymberley Oakley tidak bekerja untuk, berkonsultasi, memiliki saham di, atau menerima pendanaan dari perusahaan atau organisasi apa pun yang akan mendapat manfaat dari artikel ini, dan tidak mengungkapkan afiliasi relevan selain jabatan akademiknya.