banner large

Mitokondria dan asal usul eukariota

Comment
X
Share
Gambar kartun mitokondria sebagai bentuk lonjong hijau pada latar belakang hitam.

Selama miliaran tahun setelah asal usul kehidupan, satu-satunya makhluk hidup di Bumi adalah sel primitif kecil yang menyerupai bakteri saat ini. Tetapi kemudian, lebih dari 1,5 miliar tahun yang lalu, sesuatu yang luar biasa terjadi: Salah satu sel primitif itu, yang termasuk dalam kelompok yang dikenal sebagai archaea, menelan sel lain—bakteri.

Alih-alih dicerna, bakteri mengambil tempat tinggal permanen di dalam organisme lain sebagai apa yang oleh ahli biologi disebut endosimbion. Akhirnya, ia terintegrasi sepenuhnya ke dalam sel inang archaealnya, menjadi apa yang kita kenal sekarang sebagai mitokondria, komponen penghasil energi penting dari sel.

Perolehannya telah lama dipandang sebagai langkah kunci dalam apa yang bisa dibilang sebagai lompatan evolusioner paling penting sejak asal usul kehidupan itu sendiri: transisi dari sel primitif awal, atau prokariota, ke sel yang lebih canggih dari organisme yang lebih tinggi, atau eukariota, termasuk diri kita sendiri. .

Ini adalah cerita rapi yang akan Anda temukan di sebagian besar buku pelajaran biologi—tetapi apakah sesederhana itu? Dalam beberapa tahun terakhir, bukti baru telah menantang gagasan bahwa mitokondria memainkan peran penting dalam transisi ini. Para peneliti yang mengurutkan genom kerabat modern eukariota pertama telah menemukan banyak gen tak terduga yang tampaknya tidak berasal dari inang atau endosimbion. Dan itu, menurut beberapa ilmuwan, mungkin berarti bahwa evolusi eukariota pertama melibatkan lebih dari dua pasangan dan terjadi lebih bertahap daripada yang diduga.

Yang lain tidak melihat alasan untuk mengabaikan teori bahwa perolehan mitokondria adalah percikan yang memicu evolusi cepat eukariota—yang memunculkan, ribuan tahun kemudian, tumbuh-tumbuhan, hewan, vertebrata, manusia. Bukti baru dari genomik dan biologi sel dapat membantu menyelesaikan perdebatan, sekaligus menunjukkan kesenjangan pengetahuan yang masih perlu diisi untuk memahami salah satu peristiwa mendasar dalam nenek moyang kita sendiri, asal usul sel kompleks.

Sel prokariotik—bakteri dan archaea modern—cenderung kecil dan sederhana, dengan sedikit struktur internal.  Sel eukariotik seperti sel tumbuhan dan hewan modern jauh lebih canggih.  Mereka memiliki banyak struktur internal, atau organel, yang menjalankan fungsi tertentu.

Sel prokariotik—bakteri dan archaea modern—cenderung kecil dan sederhana, dengan sedikit struktur internal. Sel eukariotik seperti sel tumbuhan dan hewan modern jauh lebih canggih. Mereka memiliki banyak struktur internal, atau organel, yang menjalankan fungsi tertentu.

Ekstra misterius

Gen misteri muncul dalam dekade terakhir ketika para peneliti, termasuk Toni Gabaldón, seorang ahli genom evolusioner di Barcelona Supercomputing Center, dan rekan-rekannya memanfaatkan teknologi pengurutan gen yang murah saat ini untuk mengeksplorasi genom berbagai eukariota, termasuk beberapa kerabat eukariota awal yang tidak jelas, primitif, dan modern.

Mereka berharap menemukan gen yang garis keturunannya dapat ditelusuri kembali ke inang archaeal atau nenek moyang mitokondria, anggota kelompok yang disebut alphaproteobacteria. Namun yang mengejutkan, para ilmuwan juga menemukan gen yang tampaknya berasal dari berbagai bakteri lain.

Gabaldón dan rekan berhipotesis bahwa nenek moyang seluler eukariota telah memperoleh gen dari berbagai pasangan. Mitra tersebut bisa jadi adalah endosimbion tambahan yang kemudian hilang, atau bakteri hidup bebas yang meneruskan satu atau beberapa gen mereka ke inang leluhur dalam proses umum yang disebut transfer gen horizontal. Either way, tango yang menyebabkan eukariota melibatkan lebih dari dua penari, saran mereka.

“Jelas sekarang ada kontribusi tambahan dari mitra tambahan,” kata Gabaldón, yang menulis tentang evolusi awal eukariota dalam Tinjauan Tahunan Mikrobiologi 2021.

Sulit untuk mengetahui secara pasti dari mana asal gen asing kuno itu karena begitu banyak waktu telah berlalu. Tetapi ada banyak endosimbiosis yang lebih baru dan lebih longgar di mana asal-usul gen asing lebih mudah diidentifikasi, kata John McCutcheon, seorang ahli biologi sel evolusioner di Arizona State University di Tempe yang menulis tentang evolusi endosimbion dalam Tinjauan Tahunan Sel dan Biologi Perkembangan tahun 2021. Mempelajari ini mungkin, dengan analogi, memberi kita kesempatan untuk memahami bagaimana mitokondria dan eukariota pertama dapat berevolusi, katanya.

Eukariota muncul dari sel primitif yang dikenal sebagai archaea yang akhirnya memperoleh sifat-sifat kompleks seperti struktur internal yang dibatasi membran yang disebut organel—tetapi urutan kejadian yang tepat kurang dipahami, dan banyak spesies yang dianggap sebagai tahap peralihan (X) sekarang telah punah.  Secara khusus, para ilmuwan masih memperdebatkan apakah simbiosis kuno yang menyebabkan mitokondria terjadi di awal proses—menunjukkan bahwa itu adalah pemicu utama—atau merupakan penyempurnaan di kemudian hari.

Eukariota muncul dari sel primitif yang dikenal sebagai archaea yang akhirnya memperoleh sifat-sifat kompleks seperti struktur internal yang dibatasi membran yang disebut organel—tetapi urutan kejadian yang tepat kurang dipahami, dan banyak spesies yang dianggap sebagai tahap peralihan (X) sekarang telah punah. Secara khusus, para ilmuwan masih memperdebatkan apakah simbiosis kuno yang menyebabkan mitokondria terjadi di awal proses—menunjukkan bahwa itu adalah pemicu utama—atau merupakan penyempurnaan di kemudian hari.

Leave a Reply

Your email address will not be published.