Sisa-sisa dunia organisme yang telah punah ditemukan

Tanda tangan biomarker yang baru ditemukan menunjukkan seluruh jajaran organisme yang sebelumnya tidak dikenal yang mendominasi kehidupan kompleks di Bumi sekitar satu miliar tahun yang lalu. Mereka berbeda dari kehidupan eukariotik kompleks seperti yang kita kenal, seperti hewan, tumbuhan, dan alga dalam struktur selnya dan kemungkinan metabolisme, yang disesuaikan dengan dunia yang memiliki oksigen jauh lebih sedikit di atmosfer daripada saat ini.

Tim peneliti internasional, termasuk ahli geokimia GFZ Christian Hallmann, sekarang melaporkan terobosan ini untuk bidang geobiologi evolusioner dalam jurnal Alam.

“Protosteroid” yang sebelumnya tidak dikenal terbukti sangat melimpah di seluruh Abad Pertengahan Bumi. Molekul primordial diproduksi pada tahap awal kompleksitas eukariotik—memperpanjang rekor fosil steroid saat ini melampaui 800 hingga 1.600 juta tahun yang lalu. Eukariota adalah istilah untuk kerajaan kehidupan yang mencakup semua hewan, tumbuhan, dan ganggang dan dipisahkan dari bakteri dengan memiliki struktur sel kompleks yang mencakup nukleus, serta mesin molekuler yang lebih kompleks.

“Hal terpenting dari temuan ini bukan hanya perpanjangan dari catatan molekuler eukariota saat ini,” kata Hallmann, “Mengingat bahwa nenek moyang terakhir dari semua eukariota modern, termasuk kita manusia, kemungkinan besar mampu memproduksi sterol modern ‘biasa’, kemungkinan besar bahwa eukariota yang bertanggung jawab atas tanda tangan langka ini berasal dari batang pohon filogenetik.”

Sekilas belum pernah terjadi sebelumnya dari dunia yang hilang

“Batang” ini mewakili garis keturunan nenek moyang yang merupakan pendahulu dari semua cabang eukariota yang masih hidup. Perwakilannya sudah lama punah, namun detail tentang sifat mereka dapat menjelaskan lebih banyak tentang kondisi seputar evolusi kehidupan yang kompleks.

Meskipun penelitian lebih lanjut diperlukan untuk mengevaluasi berapa persen protosteroid yang mungkin memiliki sumber bakteri langka, penemuan molekul baru ini tidak hanya merekonsiliasi catatan geologis fosil dengan molekul lipid fosil tradisional, tetapi juga menghasilkan kilasan langka dan belum pernah terjadi sebelumnya. dunia kehidupan kuno yang hilang.

Kematian kompetitif eukariota kelompok induk, yang ditandai dengan kemunculan pertama fosil steroid modern sekitar 800 juta tahun yang lalu, mungkin mencerminkan salah satu peristiwa paling tajam dalam evolusi kehidupan yang semakin kompleks.

“Hampir semua eukariota melakukan biosintesis steroid, seperti kolesterol, yang diproduksi oleh manusia dan sebagian besar hewan lainnya,” tambah Benjamin Nettersheim dari University of Bremen, penulis pertama studi tersebut.

Karena efek kesehatan yang berpotensi merugikan dari peningkatan kadar kolesterol pada manusia, kolesterol tidak memiliki reputasi terbaik dari sudut pandang medis.Namun, molekul lipid ini merupakan bagian integral dari membran sel eukariotik di mana mereka membantu berbagai fungsi fisiologis. steroid yang memfosil di bebatuan purba, kita bisa melacak evolusi kehidupan yang semakin kompleks.

Apa yang dianggap mustahil oleh peraih Nobel

Peraih Nobel Konrad Bloch telah berspekulasi tentang biomarker semacam itu dalam sebuah esai hampir 30 tahun yang lalu. Bloch menyarankan bahwa zat antara berumur pendek dalam biosintesis steroid modern mungkin tidak selalu merupakan zat antara.

Dia percaya bahwa biosintesis lipid berevolusi secara paralel dengan perubahan kondisi lingkungan sepanjang sejarah Bumi. Berbeda dengan Bloch, yang tidak percaya bahwa zat antara kuno ini dapat ditemukan, Nettersheim mulai mencari protosteroid di bebatuan purba yang disimpan pada saat zat antara tersebut benar-benar bisa menjadi produk akhir.

Tetapi bagaimana menemukan molekul seperti itu di bebatuan purba? “Kami menggunakan kombinasi teknik untuk pertama-tama mengubah berbagai steroid modern menjadi fosil yang setara; jika tidak, kami bahkan tidak akan tahu apa yang harus dicari,” kata Jochen Brocks, profesor di Universitas Nasional Australia yang berbagi penulis pertama dari studi baru dengan Nettersheim.

Para ilmuwan telah mengabaikan molekul-molekul ini selama beberapa dekade karena mereka tidak sesuai dengan gambaran pencarian molekuler biasa. “Begitu kami mengetahui target kami, kami menemukan bahwa lusinan batuan lain, yang diambil dari saluran air berusia miliaran tahun di seluruh dunia, mengalir dengan molekul fosil yang serupa.”

Sampel tertua dengan biomarker berasal dari Formasi Barney Creek di Australia dan berusia 1,64 miliar tahun. Rekaman batuan 800 juta tahun berikutnya hanya menghasilkan molekul fosil eukariota primordial sebelum tanda tangan molekuler eukariota modern pertama kali muncul pada periode Tonian.

Menurut Nettersheim, “Transformasi Tonian muncul sebagai salah satu titik balik ekologi yang paling mendalam dalam sejarah planet kita.” Hallmann menambahkan bahwa “kelompok induk primordial dan perwakilan eukariotik modern seperti alga merah mungkin telah hidup berdampingan selama ratusan juta tahun.”

Akan tetapi, selama masa ini, atmosfer bumi semakin diperkaya dengan oksigen—produk metabolisme cyanobacteria dan ganggang eukariotik pertama yang akan menjadi racun bagi banyak organisme lain. Belakangan, glasiasi “Bumi Bola Salju” global terjadi dan sebagian besar komunitas protosterol mati. Nenek moyang terakhir dari semua eukariota yang hidup mungkin hidup 1,2 hingga 1,8 miliar tahun yang lalu. Keturunannya kemungkinan lebih mampu bertahan dari panas dan dingin serta radiasi UV dan menggantikan kerabat primordial mereka.

Karena semua eukariota kelompok induk sudah lama punah, kita tidak akan pernah tahu pasti seperti apa sebagian besar kerabat awal kita, tetapi upaya artistik telah menciptakan visualisasi tentatif (lihat gambar terlampir), sementara steroid primordial pada akhirnya dapat menjelaskan biokimia mereka dan gaya hidup.

“Bumi adalah dunia mikroba untuk sebagian besar sejarahnya dan hanya meninggalkan sedikit jejak,” Nettersheim menyimpulkan. Penelitian di ANU, MARUM dan GFZ terus mengejar menelusuri akar keberadaan kita—penemuan protosterol kini membawa kita selangkah lebih dekat untuk memahami bagaimana nenek moyang kita yang paling awal hidup dan berevolusi.