BAGIKAN
Kanenori/Pixabay

Sebelum tanaman menemukan kekuatan fotosintesis, kehidupan ‘bersel banyak’ bertahan dengan bahan kimia, bukan sinar matahari, terbakar melalui hidrogen, metana dan belerang, di antara senyawa lezat lainnya. “Anaerob” ini yang hidup tanpa oksigen teracuni saat alga biru-hijau yang disebut cyanobacteria mengembangkan fotosintesis dan mulai menghembuskan oksigen. Gas yang sangat reaktif bereaksi dengan logam dan protein dalam sel anaerob, membunuh mereka. Tapi cyanobacteria tumbuh subur, mengubah sinar matahari menjadi gula dan mengeluarkan oksigen sebagai limbah.

Tingkat oksigen dalam batuan tiba-tiba saja meningkat mulai 2,5 miliar tahun yang lalu – sebuah lonjakan yang disebut “Great Oxidation Event.” Lompatan itu lama diangkat sebagai bukti saat cyanobacteria berevolusi mengembangkan fotosintesis. Namun sebuah penelitian yang telah diterbitkan di jurnal Nature Geoscience yang digabungkan dengan kumpulan data yang menunjukkan bahwa para pecinta matahari -cyanobacteria- paling awal muncul jauh sebelum lonjakan oksigen ini.

Banyak peneliti sekarang menganggap organisme fotosintesis pertama telah hidup di Bumi sejak 3 miliar tahun yang lalu. Dan seperti restorasi seni yang menemukan gambar tersembunyi di bawah lukisan Master tua, para ilmuwan ini menemukan gambar baru dari nafas pertama di Bumi.

Logam berat

Dalam studi baru tersebut, ahli geokimia Yale University Noah Planavsky dan rekan-rekannya menganalisis kadar molibdenum dan zat besi pada batuan berusia 2,95 miliar tahun dari Afrika Selatan. Batuan-batuan itu terletak di air, di perairan dangkal di dekat pantai. Logam berfungsi sebagai penanda fotosintesis. Isotop molibdenum, atau unsur dengan jumlah proton yang sama namun sejumlah neutron yang berbeda, memberi jejak oksidasi mangan, sebuah proses yang membutuhkan kadar oksigen tinggi, kata Planavsky.

Jejak kimia yang terdapat di bebatuan, dari Supergroup Pongola, mengindikasikan bahwa cyanobacteria memproduksi oksigen di permukaan laut, kata Planavsky. “Studi kami memberi tahu Anda bahwa ada produksi cyanobacteria terlokalisasi di lautan,” katanya kepada Live Science.

Dalam sebuah studi mengenai batuan Pongola di Afrika Selatan, para ilmuwan mengamati isotop kromium untuk memperkirakan kadar oksigen di atmosfer sekitar 3 miliar tahun yang lalu . Hasilnya menunjukkan oksigen di atmosfer kadarnya sekitar 100.000 kali lebih tinggi daripada yang bisa dijelaskan oleh reaksi kimia non-biologis, menurut penelitian yang dipublikasikan 26 September 2013 di jurnal Nature.

“Kedua penelitian itu cukup saling melengkapi,” kata Planavsky. “Kami memberikan bukti independen tentang keberadaan cyanobacteria. Kami melacak proses permukaan lautan dan mereka sedang menjalani proses terestrial.”

Namun, Woodward Fischer, ahli geobiologi di Caltech di Pasadena, California, memperingatkan bahwa teknik trace metal memerlukan validasi lebih lanjut. Kedua metode analitik hanya berusia sekitar satu dekade dan sedang diuji di batuan yang sangat tua. “Kualitas interpretasi kita yang berasal dari mereka tetap sedikit tidak pasti,” kata Fischer, yang tidak terlibat dalam penelitian keduanya. “Sejujurnya, kita tidak mengerti molibdenum dan siklus kromium hari ini.”

Mana yang lebih dulu

Karena teknik yang lebih sensitif muncul untuk mengintip ke masa yang dalam, sebuah perdebatan baru telah muncul: Apakah mikroba memompa napas pertama planet kita, atau apakah perubahan lingkungan mendorong planet ini ke dalam kekayaan oksigen?

Bukti yang muncul menunjukkan bahwa tingkat oksigen naik secara signifikan dalam 500 juta tahun antara saat cyanobacteria pertama berevolusi mengembangkan fotosintesis dan ‘Great Oxidation Event’ [peningkatan tajam oksigen di atmosfer ]. Itu adalah waktu yang lama untuk tinggal- ini hampir sama dengan waktu antara trilobita dan manusia pertama di Bumi.

Beberapa peneliti menganggap Bumi sendiri berperan dalam meningkatkan kadar oksigen seiring bertambahnya ukuran benua. Erosi kerak bumi dan perubahan sifat gunung berapi – benua yang lebih besar berarti lebih banyak letusan berbasis lahan yang memuntahkan gas ke atmosfer, bukan ledakan di bawah air. Pergeseran geologis ini bisa mendorong atmosfer bumi menuju oksigen bersama-sama dengan cyanobacteria.

“Apa yang benar-benar menarik tentang ini adalah peran relatif evolusi biologis versus evolusi geologi di titik balik utama dalam sejarah Bumi,” kata Planavsky. “Itulah yang mendorong penelitian kami.”