Apakah sudah ada virus di Bumi ketika sel hidup pertama muncul miliaran tahun yang lalu? - Aayush A., usia 16 tahun, India
Bagaimana kehidupan di Bumi dimulai telah membingungkan para ilmuwan sejak lama. Dan sampai sekarang pun masih membingungkan.
Fosil memberikan bukti yang sangat penting tentang evolusi tumbuhan dan hewan. Sayangnya, hanya ada sedikit fosil mikroba purba yang tersedia, sehingga para ilmuwan bergantung pada mikroba modern untuk menyusun teori tentang bagaimana kehidupan dimulai.
Saya mempelajari bakteri dan jenis mikroba lain yang disebut archaea dari lingkungan yang panas selama bertahun-tahun untuk mempelajari bagaimana mereka berevolusi di Bumi purba, tapi saya masih memiliki begitu banyak pertanyaan yang belum terjawab.
Berdasarkan bukti fosil yang kita miliki, mikroba bersel tunggal muncul di Bumi sebelum kehidupan bersel yang lebih besar seperti tumbuhan dan hewan. Tapi, jenis mikroba apa yang merupakan jenis kehidupan pertama?
Mikroba apa saja yang dianggap hidup?
Mikroba adalah makhluk hidup bersel tunggal yang dikelilingi oleh suatu membran. Mereka mengonsumsi dan mengubah nutrisi menjadi molekul biologis atau energi dan terlalu kecil untuk dilihat tanpa mikroskop.
Berdasarkan definisi ini, bakteri, archaea, dan eukariota bersel tunggal adalah mikroba. Bakteri dan archaea adalah makhluk bersel satu yang tidak memiliki struktur internal yang tertutup membran, seperti nukleus untuk menyimpan materi genetiknya. Eukariota bersel tunggal memiliki nukleus dan mungkin memiliki struktur tertutup membran lainnya.
Beberapa ilmuwan menganggap virus sebagai mikroba yang terbuat dari materi genetik yang terbungkus oleh mantel protein. Mereka tidak dapat bereplikasi sendiri dan membajak mesin sel lain untuk membuat salinan dirinya sendiri. Karena mereka tidak memiliki banyak ciri-ciri sel hidup, mereka secara teknis tidak hidup.
Bukti kehidupan awal di Bumi
Fosil dapat memberikan petunjuk kepada para ilmuwan tentang kapan kehidupan dimulai, tapi fosil paling baik merekam benda-benda keras seperti tulang dan gigi. Mikroba terbuat dari bahan lunak yang tidak memfosil dengan baik. Namun, beberapa hidup bersama dalam kelompok sel yang sangat besar yang dapat mengakumulasi mineral dan meninggalkan fosil yang cukup besar.
Sebagai contoh, cyanobacteria membentuk struktur besar yang disebut stromatolit di lautan Bumi purba. Para ilmuwan telah menemukan fosil stromatolit yang berasal dari 3,48 miliar tahun yang lalu.
Ilmuwan lain menemukan apa yang mereka yakini sebagai fosil arkea di dalam bebatuan dari dasar laut yang panas dan berusia 3,4 miliar tahun. Bumi menjadi layak huni sekitar 4 miliar tahun yang lalu, jadi bakteri dan arkea pasti muncul antara 3,5 miliar dan 4 miliar tahun yang lalu.
Melihat reaksi kimia yang dilakukan sel juga dapat memberikan petunjuk. Reaksi yang membentuk molekul biologis dan menghasilkan energi membentuk apa yang disebut metabolisme sel.
Para ilmuwan telah menemukan bukti bahwa beberapa reaksi metabolisme telah terjadi setidaknya 4,1 miliar tahun yang lalu. Reaksi-reaksi ini mungkin telah terjadi dengan sendirinya sebelum sel berevolusi, mungkin di permukaan tanah liat atau mineral.
Teori-teori tentang bagaimana kehidupan dimulai di Bumi
Sel menyalin materi genetik mereka, yang terbuat dari DNA dan RNA, untuk meneruskannya ke generasi baru. Meskipun DNA adalah bentuk materi genetik yang paling banyak digunakan oleh organisme hidup saat ini, beberapa ilmuwan percaya bahwa RNA adalah molekul penyimpan informasi pertama di Bumi purba karena RNA dapat membuat salinan dirinya sendiri.
Karena beberapa virus modern menggunakan RNA untuk menyimpan informasi genetik, beberapa ilmuwan percaya bahwa virus dapat berevolusi dari RNA yang dapat mereplikasi dirinya sendiri. Kemungkinan ini berarti bahwa virus mungkin telah muncul sebelum bakteri. Namun, karena virus tidak meninggalkan fosil, tidak ada bukti yang tersedia untuk mendukung gagasan ini.
Pada suatu titik, reaksi metabolisme dan proses replikasi harus menyatu di dalam membran untuk membuat bentuk awal sel: pra-sel. Mungkin hal ini terjadi ketika sebuah struktur mirip virus menginfeksi kumpulan reaksi metabolisme yang tertutup di dalam membran. Pra-sel kemudian dapat menduplikasi dirinya sendiri, yang mengarah pada evolusi sel hidup pertama. Sel ini akan menjadi seperti bakteri dan archaea saat ini.
Mungkin struktur mirip virus memang terbentuk sebelum sel. Namun, struktur sederhana mirip virus itu mungkin hanya berupa potongan-potongan DNA atau RNA, jadi bisakah mereka benar-benar dianggap sebagai “virus”?
Teori populer lainnya menyatakan bahwa virus berevolusi dari bakteri atau arkea yang mengalami degenerasi yang kehilangan sebagian besar instruksi genetik untuk melakukan metabolisme dan membentuk sel. Ada banyak contoh degenerasi kecil serupa yang terjadi di dunia bakteri saat ini.
Mengungkap kehidupan awal
Permukaan Bumi saat ini sangat berbeda dengan permukaan Bumi 4 miliar tahun yang lalu. Beberapa orang berspekulasi bahwa jauh di bawah permukaan Bumi, di tempat yang terlalu panas untuk kehidupan modern, kondisi awal ini mungkin masih ada, yang memungkinkan beberapa bentuk kehidupan proto terus ada di tempat yang terlindung dari konsumsi mikroba lain.
Ketika manusia bisa menjelajahi planet atau bulan lain, mungkin kita akan menemukan proses yang mirip dengan proses yang terjadi di Bumi purba. Penemuan semacam ini bisa membantu kita memecahkan teka-teki asal usul kehidupan di Bumi.
Rahma Sekar Andini dari Universitas Negeri Malang menerjemahkan artikel ini dari bahasa Inggris.