Asal Mula Kehidupan di Bumi

Teori Asal-Usul Kehidupan

Untuk mengetahui asal-usul kehidupan, para ilmuwan menyelidiki dan melakukan eksperimen. Selain penelitian, teori-teori dikemukakan oleh beberapa ilmuwan berdasarkan bukti-bukti yang ada :

1. Teori Abiogenesis
Teori abiogenesis disebut juga teori generatio spontanea. Pokok dari teori ini menyatakan bahwa kehidupan berasal dari benda atau materi tidak hidup dan kehidupan terjadi secara spontan (generatio spontanea). Ilmuwan yang mengemukakan teori ini adalah seorang filsafat Yunani kuno, yakni Aristoteles (384–322 SM). Dengan melihat organisme di sekeliling-nya, Aristoteles berkesimpulan bahwa makhluk hidup muncul secara tiba-tiba. Contohnya, seekor cacing yang keluar dari dalam tanah, maka cacing
tersebut berasal dari tanah. Contoh lainnya, katak yang keluar dari lumpur, maka katak tersebut berasal dari lumpur.

Ilmuwan lain yang mendukung teori ini adalah John Needham (1700). Ilmuwan dari Inggris ini melakukan percobaan dengan merebus sebentar air kaldu yang berasal dari sepotong daging. Air kaldu tersebut menjadi keruh karena adanya mikroorganisme. Ilmuwan tersebut kemudian berkesimpulan bahwa mikroorganisme berasal dari air kaldu.

2. Teori Biogenesis
Teori biogenesis menyatakan bahwa makhluk hidup berasal dari makhluk hidup lagi. Teori biogenesis merupakan lawan dari teori abiogenesis. Para ilmuwan yang mendukung teori biogenesis adalah Francesco Redi (1626–1697), Abbe Lazzaro Spallanzani (1729–1799), dan Louis Pasteur (1822–1895). Ketiga ilmuwan ini melakukan percobaan dan membuktikan teori biogenesis.

a. Percobaan Francesco Redi
Francesco Redi adalah orang pertama yang melakukan percobaan untuk menentang teori abiogenesis. Redi melakukan percobaan dengan menggunakan daging segar dan dua stoples ( Gambar 7.18). Stoples pertama diisi dengan daging dan dibiarkan terbuka (tidak ditutup), sedangkan stoples kedua diisi daging dan ditutup rapat.

Setelah beberapa hari, di dalam stoples yang terbuka terdapat larva. Redi berkesimpulan bahwa larva tersebut berasal dari lalat yang masuk ke dalam stoples kemudian bertelur. Untuk meyakinkan kesimpulannya tersebut, Redi melakukan percobaan yang kedua. Kali ini stoples ditutupi dengan kain kasa sehingga masih terjadi hubungan dengan udara, tetapi lalat tetap tidak dapat masuk. Setelah beberapa hari, didapatkan daging dalam stoples tersebut membusuk, tetapi dalam daging tersebut tidak terdapat larva. Redi mengemukakan tidak adanya larva ini karena lalat tidak bisa menyimpan telurnya dalam daging. Oleh karena itu, Redi berkesimpulan bahwa larva lalat bukan berasal dari daging yang membusuk.

Untuk membuktikan teori biogenesis, Redi melakukan dua percobaan, yakni membiarkan satu stoples terbuka dan lainnya tertutup.

b. Percobaan Lazzaro Spallanzani
Pada percobaan Spallanzani, digunakan air rebusan dari daging atau (air kaldu). Air kaldu tersebut dimasukkan ke dalam dua labu, kemudian dipanaskan. Setelah dipanaskan, labu I dibiarkan terbuka. Sementara itu, setelah air kaldu dalam labu II dipanaskan, labu kemudian ditutup rapat menggunakan gabus.

Setelah beberapa hari, air kaldu dalam labu I menjadi keruh dan berbau busuk yang disebabkan oleh aktivitas mikroorganisme. Mikroorganisme tersebut berasal dari udara bebas yang masuk ke labu I karena tidak ditutup.

Pada labu II, ternyata tidak ada perbedaan dari sebelumnya. Air kaldu tetap jernih. Jernihnya air kaldu ini disebabkan tidak adanya udara yang masuk ke dalam labu

Percobaan Spallanzani menunjukkan bahwa pada labu terbuka terdapat kehidupan yang berasal dari mikroorganisme yang ada di udara. Pada labu yang ditutup tidak terdapat kehidupan. Berdasarkan hal tersebut, Spallanzani berkesimpulan bahwa kehidupan bukan berasal dari air kaldu, tetapi berasal dari makhluk hidup lainnya. Akan tetapi, para penganut abiogenesis menyanggah penelitian ini dan mengatakan bahwa mikroorganisme tidak tumbuh karena tidak terdapat udara. Udara dibutuhkan untuk menyokong kehidupan.

c. Percobaan Louis Pasteur
Louis Pasteur adalah seorang ahli biokimia dari Perancis yang berhasil menumbangkan teori abiogenesis. Hasil percobaannya tidak dapat disang-gah lagi oleh pendukung teori abiogenesis. Percobaan yang dilakukan Louis Pasteur ini sebenarnya penyempurnaan dari percobaan yang dilakukan oleh Spallanzani.

Pasteur menggunakan labu berleher seperti angsa dalam percobaannya Labu berleher seperti angsa ini diisi dengan air kaldu. Fungsi dari labu leher angsa ini adalah agar hubungan antara labu dan udara luar masih ada, artinya masih terdapat oksigen. Labu ini dipanaskan untuk men-sterilkan air kaldu dari mikroorganisme. Setelah dipanaskan, labu kemudian
didinginkan dan disimpan.

Setelah beberapa hari, ternyata air kaldu dalam labu leher angsa tetapjernih, namun di bagian lehernya banyak terdapat debu dan partikel-partikel, sedangkan di labu lainnya yang tidak berleher angsa, air kaldunya mengan-dung mikroorganisme. Berdasarkan hasil percobaannya, Louis Pasteur menyimpulkan bahwa mikroorganisme yang ada dalam air kaldu bukan berasal dari air kaldu itu sendiri, melainkan dari mikroorganisme yang ada di udara.

Percobaan Louis Pasteur

Hasil percobaan Louis Pasteur berhasil menumbangkan teori abiogenesis. Dari hasil percobaannya, Pasteur mengajukan teori baru tentang asal-usul kehidupan. Isi teori disebut menyatakan beberapa hal, di antaranya omne vivum ex ovo , yakni setiap makhluk hidup berasal dari telur, omne ovum ex
vivo, yakni setiap telur berasal dari makhluk hidup, dan omne vivum ex vivo, yakni setiap makhluk hidup berasal dari makhluk hidup sebelumnya.

3. Teori Evolusi Kimia
Ternyata gugurnya teori abiogenesis oleh teori biogenesis tidak membuat ilmuwan berhenti menyelidiki tentang asal-usul kehidupan. Sekarang, timbul
pertanyaan, jika makhluk hidup berasal dari makhluk hidup, dari manakah asal mula makhluk hidup yang pertama? Untuk menjawab itu, muncullah teori evolusi kimia. Ilmuwan yang menyatakan teori tersebut adalah Harold Urey. Urey menyatakan bahwa pada periode tertentu, atmosfer bumi mengan-dung molekul metana (CH 4), amonia (NH 4), air (H2O), dan karbon dioksida(CO2).

Karena pengaruh dari energi petir dan sinar kosmis, zat-zat tadi bereaksi. Hasil reaksi tersebut menghasilkan suatu zat hidup yang diduga virus. Zat hidup tersebut berkembang selama jutaan tahun membentuk makhluk hidup. Teori yang dikemukakannya tersebut, kemudian dikenal dengan teori Urey .

Untuk membuktikan teori ini, Stanley Miller melakukan sebuah percobaan. Peralatan yang dirancang Miller, yakni ruang bunga api diisi dengan campuran gas meniru atmosfer purba, sementara botol kaca kecil diisi dengan air murni seperti sup purba. Miller membuat kilat buatan dengan bunga api listrik di antara dua elektroda dalam atmosfer buatan tersebut. Ia juga memanaskan air laut tiruannya. Percobaan ini berlangsung selama seminggu dan dapat menghasilkan beragam senyawa organik.

Di alam nyata, reaksi kimia ini akan berjalan selama jutaan tahun sehingga dapat membentuk hasil yang lebih kompleks. Pada titik tertentu dari proses yang panjang ini, senyawa kimia dapat terbentuk dengan sendirinya. Jika pada proses membentuk diri ini terkadang terdapat kesalahan, senyawa kimia ini dapat menyesuaikan diri dan berevolusi melalui proses seleksi kimiawi. Jadi, kehidupan tidak terbentuk secara tiba-tiba melainkan timbul secara bertahap dari senyawa tidak hidup.

4. Teori Evolusi Biologi
Alexander Ivanovich Oparin ( Gambar 7.21 ) mengemukakan bahwa evolusi zat-zat kimia terjadi sebelum di bumi terdapat kehidupan. Seperti sebelumnya, zat anorganik berupa air, metana, karbon dioksida, dan amonia terkandung dalam atmosfer bumi. Zat anorganik tersebut membentuk zat-zat organik akibat adanya radiasi dari energi listrik yang berasal dari petir.

Suhu di bumi terus menurun. Ketika sampai pada titik kondensasi, terjadi hujan yang mengikis batuan di bumi yang banyak mengandung zat-zat anorganik. Zat-zat anorganik tersebut terbawa ke lautan yang panas. Di lautan ini terbentuk sup purba atau sup primordial. Sup purba terus berkembang selama berjuta-juta tahun. Di dalam sup purba, terkandung zat
anorganik, RNA, dan DNA. RNA yang dibutuhkan dalam proses sintesis protein dapat terbentuk dari DNA. Akibatnya, terbentuklah sel pertama. Sel pertama tersebut mampu membelah diri sehingga jumlahnya semakin banyak. Sejak saat itulah evolusi biologi berlangsung.

a. Terbentuknya Makhluk Hidup Prokariotik
Sejarah kesuksesan makhluk hidup prokariotik dimulai sedikitnya pada 3,5 miliar tahun yang lalu. Prokariotik merupakan bentuk kehidupan pertama dan paling sederhana. Mereka hidup dan berevolusi di bumi selama 2 miliar
tahun. Prokariotik dianggap paling primitif, karena selnya hanya memiliki membran sel. DNA, RNA hasil transkripsi, dan molekul-molekul organik berada dalam sitoplasma tanpa dibatasi membran.

Prokariotik pertama kemungkinan merupakan kemoautrotof yang menyerap molekul organik bebas dan ATP di sup purba melalui sintesis abiotik. Seleksi alam menyebabkan prokariotik yang dapat mengubah ADP menjadi ATP melalui glikolisis bertambah. Akhirnya, prokariotik yang dapat melakukan fermentasi berkembang dan hal tersebut menjadi cara hidup organisme di bumi karena belum tersedianya O2. Beberapa Archaebacteria dan beberapa bakteri obligat anerob yang sekarang hidup melalui fermentasi, mirip dengan prokariotik terdahulu.

b. Terbentuknya Organisme Fotoautotrof
Ketika kecepatan konsumsi bahan organik oleh fermentasi prokariotik melebihi kecepatan sintesis untuk menggantikan molekul organik, berkembanglah prokariotik yang dapat membuat molekul organiknya sendiri. Pada prokariotik awal, pigmen yang dapat menyerap cahaya digunakan untuk menyerap kelebihan energi cahaya (terutama dari sinar ultraviolet) yang membahayakan bagi sel yang hidup di permukaan.

Selanjutnya, pigmen ini mampu melakukan transfer elektron untuk sintesis ATP. Prokariotik ini mirip dengan Archaebacteria yang disebut bakteri halofik. Pigmen yang menangkap cahaya dikenal dengan bakteriorhodopsin
yang dibuat pada membran plasma. Prokariotik lain memiliki pigmen yang dapat menggunakan cahaya untuk transfer elektron dari hidrogen sulfida (H2S) menjadi NADP+ dan dapat memfiksasi CO2. Akhirnya, Eubacteria memiliki cara untuk menggunakan H2O sebagai sumber elekton dan hidrogen. Bakteri ini adalah Cyanobacteria pertama yang mampu membuat molekul organik dari air dan CO2.

Cyanobacteria berkembang dan mengubah bumi dengan melepaskan O2 sebagai efek fotosintesis. Cyanobacteria berkembang antara 2,5 miliar hingga 3,4 miliar tahun yang lalu. Mereka hidup bersama prokariotik lain membuat koloni. Fosil koloni ini disebut stromatolit yang banyak ditemukan di perairan air tawar dan air laut.

c. Bangkitnya Organisme Eukariotik
Eukariotik berkembang sekitar 1,2 miliar tahun yang lalu. Hal yang sangat membedakan eukariotik dengan prokariotik adalah adanya organel-organel yang memiliki membran. Bagaimana sel eukariotik yang kompleks dapat terbentuk dari prokariotik yang sederhana?

Sistem membran organel-organel pada eukariotik dapat terbentuk dari invaginasi yang terspesialisasi. Pada eukariotik terdahulu, invaginasi (pelekukan ke dalam) dapat terjadi sehingga membentuk membran inti dan retikulum endoplasma.

image

Proses lain yang disebut endosimbiosis menjelaskan pembentukan mitokondria, kloroplas, dan beberapa organel eukariotik lain. Teori ini di-kemukakan oleh Lynn Margulis . Endo berarti di dalam dan simbiosis berarti hidup bersama. Endosimbiosis terjadi ketika sel simbion hidup secara permanen di dalam sel lain (sel inang) dan interaksi ini menguntungkan keduanya .

Berdasarkan teori ini, eukariotik berkembang setelah sel fotosintesis muncul dan oksigen melimpah di atmosfer. Kloroplas dan mitokondria tampaknya merupakan evolusi sel prokariotik yang melakukan endosimbiosis dengan sel prokariotik besar. Nenek moyang mitokondria kemungkinan besar adalah sel prokariotik heterotrof yang mampu menggunakan oksigen dan menghasilkan energi. Adapun nenek moyang kloroplas kemungkinan adalah Cyanobacteria.

Sel eukariotik hasil endosimbiosis ini sekarang kita kenal dengan nama Protista. Makhluk hidup eukariotik satu sel ini sangat beranekaragam. Beberapa Protista dapat berfotosintesis, sebagian lagi bersifat heterotrof dan dapat aktif bergerak. Sebagian mirip jamur dan mendapatkan makanan
dengan menyerap secara absorpsi.

Makhluk hidup eukariotik banyak sel, seperti rumput laut, tumbuhan dan hewan kemungkinan berasal dari Protista yang berkoloni. Koloni Protista tersebut mengalami spesialisasi dan saling bergantung satu sama lain, namun semakin efisien dalam melakukan aktivitasnya. Hal ini terus terjadi hingga kehidupan memasuki daratan dan muncullah makhluk hidup banyak sel yang lebih kompleks.

Bukti-bukti evolusi ini semakin diperkuat oleh sistematika molekuler berdasarkan perbandingan DNA organisme. Perbandingan gen RNA mengidentifikasikan bahwa alpha proteobacteria adalah kerabat dekat mitokondria dan Cyanobacteria adalah kerabat dekat kloroplas. Sistematika molekuler memberikan cara baru mengungkap evolusi dan kekerabatan makhluk hidup.

5. Waktu Geologis

Berdasarkan catatan geologis, bumi ini telah ada kurang lebih 4,5 miliar tahun yang lalu sebagai hasil dari sebuah ledakan mahadahsyat di angkasa. Kehidupan diperkirakan mulai hadir 1 miliar tahun dan oleh para ahli percaya bahwa lautan merupakan tempat awal mula hadirnya kehidupan. Keberadaan organisme multiseluler dimulai kira-kira 600 juta tahun yang lalu pada awal masa Paleozoic.

Ada empat masa yang dikenal berdasarkan kehadiran makhluk hidup. nMasa tersebut adalah proterozoik, paleozoik, mesozoik, dan senozoik

a. Proterozoik
Awal mula hadirnya kehidupan, masa ini ada sekitar 3,5 miliar tahun yang lalu. Sebuah fosil batuan pada masa ini, ditemukan mengandung fosil mikroorganisme primitif yang dikenal dengan bakteri (prokariotik). Organisme eukariotik kemudian muncul sekitar 1,5 miliar tahun yang lalu.

b. Paleozoik (Kehidupan Kuno)
Pada masa ini, diperkirakan mulai munculnya tumbuhan, invertebrata, dan hewan vertebrata pertama, masa ini terjadi sekitar 230 juta sampai dengan 600 juta tahun yang lalu. Perkembangan masa ini dimulai dengan semakin banyaknya kehadiran organisme invertebrata di lautan. Beberapa jenis di antaranya masih tersisa hingga kini, di antaranya adalah kelompok Echinodermata, Arthropoda, dan Mollusca. Pada masa ini juga mulai hadirnya zaman karbon sehingga diduga mulai terjadi invasi tumbuhan di daratan.

Selama zaman karbon ini, cuacanya sangat panas dan lembap. Di daratan banyak terdapat tumbuhan dan konifer. Jenis tumbuhan dan hewan pada masa inilah yang memberikan kita ketersediaan bahan bakar fosil pada masa sekarang. Serangga juga diduga mulai mengisi daratan. Ukuran serangga yang hidup pada masa itu lebih besar dari serangga yang umum kita lihat saat ini. Selain itu, ikan pertama pun mulai muncul di laut.

Perbandingan_DNA

Perbandingan DNA memberikan cara baru untuk mengetahui kekerabatan antar makhluk hidup.

c. Mesozoik (Zaman Reptilia)
Zaman ini merupakan awal mula hadirnya tumbuhan berbunga, dinosaurus, burung, dan mamalia. Masa ini terjadi antara 250 sampai dengan 60 juta tahun yang lalu. Pada masa ini, banyak spesies reptil dari masa zaman karbon mengalami kepunahan tanpa sebab yang pasti dan digantikan dengan jenis dinosaurus. Masa ini dipenuhi dengan jenis-jenis dinosaurus herbivora dan karnivora. Pada zaman jurasik dan cretaceous, jenis reptil yang hidup berukuran sangat besar. Beberapa jenis Sauropods, seperti Brontosaurus dan Brachiosaurus merupakan organisme terbesar yang pernah hidup di daratan bumi kita.

d. Senozoik (Zaman Mammalia)
Pada masa ini mulai terjadi penyebaran makhluk hidup sehingga terjadi diversifikasi tumbuhan berbunga, serangga, burung dan mamalia. Selain itu, masa ini juga merupakan awal mula hadirnya manusia (sekitar 3 juta tahun yang lalu).