Penemuan mikrofosil yang mengubah evolusi kehidupan

Mikrofosil yang ditemukan di Australia Barat menunjukkan lompatan besar dalam kompleksitas kehidupan selama Peristiwa Oksidasi Besar, yang mengindikasikan evolusi awal organisme kompleks seperti alga.

Mikrofosil dari Australia Barat mungkin menangkap lonjakan kompleksitas kehidupan yang terjadi bersamaan dengan peningkatan oksigen di atmosfer bumi dan lautan, menurut tim ilmuwan internasional.

Hasilnya dipublikasikan di jurnal GeologiGambar ini memberikan gambaran langka tentang Peristiwa Oksidasi Besar, sekitar 2,4 miliar tahun yang lalu ketika konsentrasi oksigen di Bumi meningkat, yang secara mendasar mengubah permukaan planet. Para ilmuwan yakin peristiwa ini menyebabkan kepunahan massal dan membuka pintu bagi evolusi kehidupan yang lebih kompleks, namun hanya ada sedikit bukti langsung dalam catatan fosil sebelum mikrofosil baru ditemukan.

Mikrofosil ditemukan di dalam batu api hitam seperti yang ditunjukkan di sini. Kredit: Erica Barlow

Bukti langsung pertama yang menghubungkan perubahan lingkungan dengan kehidupan yang kompleks

“Apa yang kami tunjukkan adalah bukti langsung pertama yang menghubungkan perubahan lingkungan selama peristiwa oksidasi besar dengan meningkatnya kompleksitas kehidupan,” kata penulis Erica Barlow, seorang profesor peneliti di Departemen Ilmu Bumi Penn State. “Ini adalah sesuatu yang telah dihipotesiskan, namun hanya ada sedikit catatan fosil yang belum dapat kami uji.”

Dibandingkan dengan organisme modern dan alga

Jika dibandingkan dengan organisme modern, mikrofosil lebih mirip sejenis alga dibandingkan kehidupan prokariotik yang lebih sederhana – organisme seperti bakteri, misalnya – yang sudah ada sebelum peristiwa oksidasi besar, kata para ilmuwan. Alga, seperti semua tumbuhan dan hewan lainnya, adalah eukariota, yaitu organisme yang lebih kompleks yang sel-selnya mengandung inti yang terikat membran.

Para ilmuwan mengatakan diperlukan lebih banyak penelitian untuk menentukan apakah mikrofosil tersebut ditinggalkan oleh organisme eukariotik, namun kemungkinan ini akan memiliki implikasi yang besar. Hal ini akan mendorong catatan mikrofosil eukariotik mundur 750 juta tahun.

Pegunungan Hammersley, wilayah pegunungan di Australia Barat, tempat para peneliti melakukan pekerjaan mereka. Kredit: Erica Barlow

“Fosil mikro memiliki kemiripan yang luar biasa dengan keluarga modern yang disebut Volvocaceae,” kata Barlow. “Hal ini menunjukkan bahwa fosil tersebut mungkin merupakan fosil eukariotik awal. Ini adalah klaim besar, dan sesuatu yang memerlukan lebih banyak penelitian, namun hal ini menimbulkan pertanyaan menarik yang dapat dikembangkan dan diuji oleh masyarakat.”

Barlow menemukan batu yang mengandung fosil tersebut saat melakukan penelitian sarjananya di Universitas New South Wales (USNW) di Australia, dan melakukan penelitian tersebut sebagai bagian dari pekerjaan doktoralnya di UNSW dan kemudian saat bekerja sebagai peneliti pascadoktoral di Penn State.

Implikasi dan penelitian masa depan

“Fosil-fosil spesifik ini sangat terpelihara dengan baik, sehingga memungkinkan dilakukannya studi gabungan mengenai morfologi, komposisi, dan kompleksitasnya,” kata Christopher House, profesor ilmu bumi di Penn State dan salah satu penulis studi tersebut. “Hasilnya memberikan gambaran menarik mengenai perubahan biosfer miliaran tahun yang lalu.”

Para ilmuwan menganalisis komposisi kimia dan komposisi isotop karbon dari mikrofosil dan menentukan bahwa karbon tersebut diciptakan oleh organisme hidup, dan menegaskan bahwa struktur tersebut memang merupakan fosil biologis. Mereka juga mengungkapkan wawasan mengenai habitat, reproduksi dan metabolisme mikroorganisme.

Barlow membandingkan sampel tersebut dengan mikrofosil sebelum peristiwa oksidasi besar dan tidak dapat menemukan organisme serupa. Ia mengatakan mikrofosil yang ditemukannya berukuran lebih besar dan memiliki susunan sel yang lebih kompleks.

“Catatan tersebut tampaknya mengungkap gelombang kehidupan – ada peningkatan keanekaragaman dan kompleksitas fosil kehidupan yang kami temukan,” kata Barlow.

Dibandingkan dengan organisme modern, mikrofosil memiliki kemiripan yang jelas dengan koloni alga, kata Barlow, termasuk bentuk, ukuran dan distribusi koloni dan sel individu serta membran di sekitar sel dan koloni.

“Mereka memiliki kemiripan yang luar biasa, dan dengan metode perbandingan ini, kita dapat mengatakan bahwa fosil-fosil ini relatif kompleks,” kata Barlow. “Tidak ada yang seperti ini dalam catatan fosil, namun ia memiliki kemiripan yang mencolok dengan alga modern.”

Implikasi yang lebih luas untuk memahami kehidupan di Bumi dan sekitarnya

Para ilmuwan mengatakan temuan ini mempunyai implikasi terhadap berapa lama waktu yang dibutuhkan kehidupan kompleks untuk terbentuk di awal Bumi – bukti kehidupan tertua yang tidak kontroversial berusia 3,5 miliar tahun – dan apa yang mungkin terungkap dari pencarian tentang kehidupan di tempat lain di tata surya.

“Saya pikir menemukan fosil yang relatif besar dan kompleks, relatif awal dalam sejarah kehidupan di Bumi, membuat Anda bertanya-tanya – jika kita menemukan kehidupan di tempat lain, itu mungkin bukan hanya kehidupan bakteri prokariotik,” kata Barlow. . “Mungkin ada kemungkinan bahwa ada sesuatu yang lebih kompleks yang terawetkan – bahkan jika itu masih mikroskopis, itu mungkin sesuatu yang tingkatnya sedikit lebih tinggi.”

Referensi: “Fosil mikro yang khas mendukung kemunculan organisasi seluler kompleks pada zaman Paleozoikum” oleh Erica V. Barlow, Christopher H. House, Ming-Chang Liu, dan Maxwell T. Witherington, dan Martin J. Van Kranendonck, 6 Oktober 2023, Geologi.
doi: 10.1111/gbi.12576

Maxwell Witherington, staf ilmuwan di Penn State, juga berkontribusi; Ming Chang Liu, seorang ilmuwan di Laboratorium Nasional Lawrence Livermore; dan Martin Van Kranendonck, seorang profesor di Universitas New South Wales di Australia.

Dewan Riset Australia, NASA National Science Foundation menyediakan dana untuk pekerjaan ini.