Fotosintesis adalah proses biologis yang memungkinkan organisme mengubah energi cahaya menjadi energi kimia, mendukung kehidupan di Bumi. Meskipun tampak sederhana, evolusi fotosintesis merupakan tonggak penting dalam sejarah kehidupan, terutama dengan munculnya fotosintesis oksigenik yang menghasilkan oksigen sebagai produk sampingan. Organisme yang bertanggung jawab atas inovasi ini adalah Cyanobacteria, yang memainkan peran krusial dalam mengubah atmosfer Bumi dan memungkinkan perkembangan kehidupan kompleks.
Fotosintesis pertama kali muncul pada organisme prokariotik sekitar 3,5 miliar tahun lalu dalam bentuk anoksigenik, yang tidak menghasilkan oksigen. Organisme ini menggunakan senyawa seperti hidrogen sulfida sebagai donor elektron. Sekitar 2,4 miliar tahun lalu, Cyanobacteria mengembangkan fotosintesis oksigenik, menggunakan air sebagai donor elektron dan menghasilkan oksigen sebagai produk sampingan. Inovasi ini mengubah atmosfer Bumi secara drastis, dikenal sebagai Peristiwa Oksidasi Besar (Great Oxidation Event), yang memungkinkan evolusi respirasi aerobik dan kehidupan kompleks.
Cyanobacteria adalah mikroorganisme fotosintetik yang telah ada selama lebih dari 3,5 miliar tahun. Mereka bertanggung jawab atas produksi oksigen di atmosfer melalui fotosintesis oksigenik. Dengan mengubah karbon dioksida dan air menjadi glukosa dan oksigen, Cyanobacteria tidak hanya menyediakan oksigen untuk respirasi aerobik tetapi juga mengurangi konsentrasi gas rumah kaca, membantu menstabilkan iklim Bumi.
Evolusi fotosintesis oksigenik melibatkan pengembangan fotosistem yang kompleks, terutama Fotosistem II yang mampu membelah molekul air. Studi genomik menunjukkan bahwa Cyanobacteria memperoleh kemampuan ini melalui transfer gen horizontal dan fusi sistem fotosintetik yang berbeda. Penelitian terbaru mengungkap bahwa beberapa garis keturunan Cyanobacteria non-fotosintetik, seperti Melainabacteria dan Sericytochromatia, tidak memiliki gen fotosintetik, menunjukkan bahwa fotosintesis oksigenik bukanlah fitur leluhur Cyanobacteria tetapi diperoleh kemudian dalam evolusi mereka.
Meskipun Cyanobacteria berperan penting dalam sejarah kehidupan, mereka juga dapat menyebabkan masalah lingkungan saat ini. Dalam kondisi tertentu, seperti kelebihan nutrien dan suhu hangat, Cyanobacteria dapat berkembang biak secara berlebihan, membentuk "bloom" yang menghasilkan racun berbahaya bagi manusia dan hewan. Fenomena ini menunjukkan bahwa meskipun mereka penting secara ekologis, pertumbuhan Cyanobacteria harus dikelola untuk mencegah dampak negatif terhadap ekosistem air tawar dan kesehatan manusia.
Evolusi fotosintesis, khususnya fotosintesis oksigenik oleh Cyanobacteria, merupakan peristiwa kunci yang memungkinkan kehidupan kompleks berkembang di Bumi. Dengan mengubah atmosfer dan menyediakan oksigen, Cyanobacteria membuka jalan bagi evolusi organisme multiseluler dan ekosistem yang kita kenal hari ini. Namun, peran mereka yang kompleks dalam ekosistem modern menyoroti pentingnya memahami dan mengelola interaksi antara mikroorganisme dan lingkungan.
Dismukes, G. C., et al. (2001). "The origin of atmospheric oxygen on Earth: The innovation of oxygenic photosynthesis." Proceedings of the National Academy of Sciences, 98(5), 2170–2175. PMC
Soo, R. M., et al. (2017). "On the origins of oxygenic photosynthesis and aerobic respiration in Cyanobacteria." Science, 355(6332), 1436–1440. NASA Astrobiology
The Guardian. (2024). "Blue-green algae get a bad press - but we owe a debt of gratitude."
Fournier, G. P., et al. (2021). "Zeroing in on the origins of Earth’s 'single most important evolutionary innovation'." MIT News. MIT News
Catatan:
Komentar
Posting Komentar