BAGIKAN
Rod-shaped CDA. (Chivian et al., Science, 2008)

Selama lebih dari seratus juta tahun, bakteri tertentu yang hidup jauh di kedalaman tanah tidak mengalami evolusi serta perubahan sama sekali, menurut temuan dari sebuah penelitian terbaru.

Analisis genetik mikroba dari spesies Candidatus Desulforudis audaxviator (CDA) yang dikumpulkan dari tiga benua berbeda telah mengungkapkan bahwa bakteri tersebut hampir tidak berevolusi sejak mereka terakhir bersama di daratan yang sama, Pangaea.

Itu berarti mereka telah berada dalam apa yang oleh para ilmuwan disebut ‘evolusioner statis’ setidaknya selama 175 juta tahun, menjadikan CDA sebagai satu-satunya fosil mikroba hidup di bawah tanah yang diketahui. Ini bisa memiliki implikasi penting untuk pemahaman kita tentang evolusi mikroba.

“Penemuan ini menunjukkan bahwa kita harus berhati-hati ketika membuat asumsi tentang kecepatan evolusi dan bagaimana kita menafsirkan pohon kehidupan,” kata ahli mikrobiologi Eric Becraft dari Universitas North Alabama.

“Ada kemungkinan bahwa beberapa organisme melakukan evolusioner secepat mungkin, sementara yang lain merangkak lambat, menantang pembentukan garis waktu molekuler yang diandalkan.”

CDA adalah organisme kecil yang aneh. Pertama kali ditemukan pada tahun 2008, hidup 2,8 kilometer di bawah permukaan bumi, di air tanah sebuah tambang emas di Afrika Selatan. Selain itu, ia terdiri dari 99,9 persen mikroorganisme di tempat ditemukannya – yang secara efektif membentuk ekosistem spesies tunggal.

Ini, seperti yang bisa Anda bayangkan, sangat jarang. Mikroba kecil ini hidup di rongga batu yang berisi air, mengandalkan kemosintesis untuk makanan; tidak seperti fotosintesis, yang mengandalkan sinar matahari untuk diubah menjadi energi, organisme kemosintetik memperoleh energinya dari reaksi kimia.

Pada CDA, itu adalah dekomposisi molekul air karena radiasi pengion yang dihasilkan oleh peluruhan radioaktif uranium, kalium, dan thorium.

Oleh karena itu, tidak seperti kebanyakan kehidupan di Bumi, bakteri ini tidak bergantung pada sinar matahari atau organisme lain untuk kelangsungan hidupnya – ia dapat terus hidup, di dalam tanah yang lembap dan gelap.

Tim peneliti ingin mempelajari lebih lanjut tentang CDA dan bagaimana CDA berevolusi dan beradaptasi. Mereka mencari sampel air tanah yang terdapat di benua lainnya, dan menemukan bakteri di Siberia dan California, serta lokasi lain di Afrika Selatan.

Mereka mengumpulkan 126 mikroba dari ketiga benua, dan mengurutkan genom mereka. Mereka berpikir bahwa, dengan membandingkan mikroba dari benua yang terpisah, dalam lingkungan fisikokimia yang berbeda, mereka akan memahami cara mereka berevolusi dan melakukan diversifikasi saat mereka beradaptasi dengan kondisi khas mereka yang berbeda-beda.

“Kami ingin menggunakan informasi itu untuk memahami bagaimana mereka berevolusi dan kondisi lingkungan seperti apa yang mengarah pada adaptasi genetik tertentu,” kata ahli mikrobiologi Ramunas Stepanauskas dari Bigelow Laboratory for Ocean Sciences di Maine.

“Kami menganggap mikroba seolah-olah mereka adalah penghuni pulau-pulau terpencil, seperti burung kutilang yang dipelajari Darwin di Galapagos.”

Mereka tidak punya alasan untuk tidak mempercayai ini – bagaimana mungkin mikroba yang terisolasi sejauh 3 kilometer di bawah tanah di Afrika Selatan bisa bersentuhan dengan mikroba yang terisolasi sejauh 3 kilometer di bawah tanah di Siberia? Namun, saat tim membandingkan genom, mereka menemukan bahwa mikroba di tiga benua itu hampir identik.

Penyelidikan lebih dekat mengungkapkan tidak ada bukti bahwa CDA dapat bertahan hidup di permukaan, atau di udara, apalagi menempuh jarak yang sangat jauh, dan mereka memeriksa ulang bahwa tidak ada kontaminasi silang pada sampel. Setelah semua ini dikesampingkan, para peneliti harus menemukan jawaban yang berbeda.

Penjelasan yang paling masuk akal? Mikroba hampir tidak berevolusi.

“Penjelasan terbaik yang kami miliki saat ini adalah bahwa mikroba ini tidak banyak berubah sejak lokasi fisik mereka terpisah selama pecahnya benua super Pangaea, sekitar 175 juta tahun lalu,” kata Stepanauskas.

“Mereka tampaknya menjadi fosil hidup sejak masa itu. Kedengarannya cukup gila dan bertentangan dengan pemahaman kontemporer tentang evolusi mikroba.”

Kita tahu bahwa bakteri dapat berkembang sangat cepat; Faktanya, ini telah menjadi masalah besar dalam pengembangan obat antibiotik, karena beberapa mikroba telah mampu mengembangkan resistansi terhadap obat ini. Kami tidak benar-benar mendengar tentang skenario sebaliknya. Beberapa ilmuwan telah menyarankan beberapa spesies cyanobacteria mungkin berada dalam keadaan stasis evolusioner, meskipun itu masih diperdebatkan .

CDA  bisa menjadi kasus terbaik untuk stasis evolusioner dalam mikroba. Tim percaya itu mungkin karena mikroba memiliki mekanisme khusus yang membantu mereka melawan mutasi. Para peneliti mengidentifikasi gen untuk mekanisme perbaikan DNA yang dapat mengurangi tingkat mutasi, bersama dengan polimerase – enzim yang menyatukan rantai panjang materi genetik – yang memiliki akurasi lebih baik daripada yang terlihat pada beberapa organisme lain.

Ini memiliki aplikasi potensial dalam bioteknologi, dari tes diagnostik hingga terapi gen, kata para ilmuwan. Namun, selain bagaimana kita dapat menggunakannya untuk keuntungan kita sendiri, temuan ini menunjukkan betapa sedikit yang tidak kita ketahui tentang planet kita yang aneh, indah, dan beragam.

“Penemuan ini merupakan pengingat yang kuat bahwa berbagai cabang mikroba yang kita amati pada pohon kehidupan mungkin sangat berbeda dalam waktu sejak nenek moyang terakhirnya,” kata Becraft.

“Memahami ini sangat penting untuk memahami sejarah kehidupan di Bumi.”

Penelitian tersebut telah dipublikasikan di The ISME Journal.