Para ilmuwan mungkin telah menemukan hubungan yang hilang antara sel-sel sederhana dan kompleks, yang membentuk semua hewan, tumbuhan, dan jamur.
Para ilmuwan menganggap organisme bersel tunggal yang disebut Archaea berada di antara bakteri primitif, yang tidak memiliki nukleus, dan sel yang lebih kompleks, atau eukariota, pada garis waktu evolusi. Seperti sepupu bakteri mereka, Archaea kekurangan nukleus, tetapi mikroba mengandung DNA dan enzim pengganda DNA yang sangat mirip dengan eukariota.
Beberapa ilmuwan berteori bahwa eukariota berevolusi sekitar 2 miliar tahun yang lalu dari organisme perantara ini, ketika archaea kuno mengambil mikroorganisme yang lewat, mengisapnya ke dalam perut selulernya, dan mengubahnya menjadi nukleus sementara. Lainnya menyarankan bahwa archaea leluhur mengirimkan "blebs" yang berkeliaran, dibangun dari dinding selnya sendiri, yang menempel dan kemudian mengintegrasikan organisme bersel tunggal yang berfungsi seperti organel modern, atau struktur mirip organ di dalam sel yang melakukan spesialisasi fungsi.
Rincian seputar peristiwa evolusi utama ini tetap suram, sebagian karena para ilmuwan telah menemukan sedikit bukti periode transisi antara sel-sel sederhana dan kompleks. Tetapi sekarang, para peneliti telah menunjuk jembatan potensial antara prokariota dan eukariota: kesamaan mencolok yang dikodekan dalam protein mereka.
Pada eukariota, protein tertentu membawa sekuens pendek, yang dikenal sebagai sinyal lokalisasi nuklir atau NLS, untuk memasuki nukleus. Protein transporter mengikat dengan NLS dan kemudian mengawal molekul lain melalui pori-pori di membran nuklir. Intinya, NLS bertindak seperti lencana keamanan seluler.
Meskipun Archaea kekurangan nuklei, beberapa protein mereka membawa lencana mirip-NLS, menurut penelitian yang diterbitkan 10 September dalam jurnal Molecular Biology and Evolution. Para penulis menyarankan bahwa NLS mendahului asal usul nukleus dan mungkin telah berfungsi sebagai batu loncatan evolusi yang memungkinkan archaea berevolusi secara bertahap menjadi kehidupan yang kompleks.
"Alam cenderung menciptakan dari apa yang sudah dimilikinya," kata ahli biologi evolusi, Sergey Melnikov, seorang peneliti pascadoktoral di Universitas Yale dan penulis pendamping penelitian ini.
Lencana NLS ini memberikan bukti bentuk peralihan antara sel-sel sederhana dan kompleks - sebuah temuan yang setara dengan mengungkap dinosaurus seperti burung atau merangkak ikan sebagai ahli paleontologi, Melnikov mengatakan kepada LIve Science. "Ini cukup unik untuk membuat klaim bahwa ini ada di Archaea ... Tidak ada yang bahkan berpikir mereka harus mencari NLS di Archaea," kata ahli biologi komputasi Aravind Iyer, yang mempelajari evolusi protein dan genom di Pusat Nasional untuk Informasi Bioteknologi, tetapi tidak terlibat dalam penelitian ini.
Tetapi tidak semua orang yakin: Dua ahli mengatakan kepada Live Science bahwa NLS mungkin bukan senjata merokok evolusioner yang menunjukkan bagaimana sel-sel sederhana berevolusi menjadi sel yang lebih kompleks.
Menggali fosil sel
Alih-alih menggali melalui sisa-sisa kerangka, Melnikov pergi menggali melalui protein ribosom sel untuk mengumpulkan sejarah evolusi mereka. (Ribosom adalah pabrik seluler yang membantu mengumpulkan protein.)
"Hanya ada beberapa gen yang ada di mana-mana," yang berarti mereka ada dalam semua bentuk kehidupan, kata Melnikov. Sekitar setengah dari gen-gen yang dikonservasi tersebut mengkode protein ribosom, jelasnya, sebuah fakta yang menunjukkan bahwa protein memiliki warisan evolusi yang panjang, mungkin meregang kembali ke awal kehidupan itu sendiri. Pada eukariota, protein ribosom memasuki nukleus yang akan dimodifikasi sebelum membuat tok di sitoplasma; mereka menikmati akses mudah ke nukleus berkat NLS mereka.
Dengan membandingkan struktur protein ribosom yang diambil sampelnya dari ketiga domain kehidupan - Archaea, Bacteria dan Eukarya - Melnikov bertujuan untuk menemukan urutan tanda-tanda ini. Kelompok Archaea yang ia selidiki adalah di antara yang dapat ditemukan di alam saat ini.
Lihatlah, Melnikov dan koleganya menggali empat protein purba yang dilengkapi dengan lencana keamanan yang mirip dengan rekan eukariotik mereka. Urutan seperti NLS muncul dalam beberapa kelompok Archaea, sehingga para peneliti menyimpulkan bahwa fitur tersebut muncul pada awal sejarah evolusi purba. (Di Archaea, bagaimanapun, NLS mungkin terutama membantu organisme lebih mudah mengidentifikasi asam nukleat, blok bangunan DNA dan RNA. Sementara NLS eukariotik juga melayani fungsi ini, mereka lebih dikenal karena membantu protein masuk ke dalam nukleus.)
Tim melanjutkan untuk menguji apakah NLS secara fungsional dapat dipertukarkan di seluruh kerajaan kehidupan, menukar lencana eukariotik dengan yang kuno. Di bawah mikroskop cahaya, NLS archaeal tampaknya bekerja seperti NLS eukariotik dan memberikan protein terkait mereka akses VIP ke nukleus. Meskipun berbagi fungsi yang sama, NLS dalam eukariota dan Archaea mungkin tidak terkait secara evolusi, kata para ahli.
Iyer, misalnya, masih meragukan temuan itu. NLS terdiri dari hanya lima hingga enam blok pembangun protein, yang disebut asam amino. Karena panjangnya yang pendek dan struktur kimia tertentu, NLS secara statistik cenderung muncul dalam protein hanya karena kebetulan, Iyer mengatakan kepada Live Science.
Dengan kata lain, urutan archaeal dan eukariotik mungkin telah muncul secara independen dan karenanya tidak akan terkait secara evolusi. Iyer mengatakan dia akan lebih yakin jika penelitian lebih lanjut mengungkap NLS archaeal dalam protein tambahan, yang mirip dengan yang masuk nukleus dalam eukariota.
"Pada akhirnya, ini hanya menunjukkan bahwa urutan ini kemungkinan mendahului nuklei," Buzz Baum, seorang sel dan ahli biologi evolusi di Laboratorium MRC untuk Biologi Sel Molekuler di Inggris, mengatakan kepada Live Science dalam email. Archaea yang memiliki banyak kesamaan genetik dengan eukariota modern masih kekurangan nukleus dan organel, jelasnya, sehingga sulit untuk melihat bagaimana NLS ini mengarah pada pengembangan nuklei.
- Kehidupan Ekstrem di Bumi: 8 Makhluk Aneh | Sains Langsung
- 7 Teori Asal Mula Kehidupan | Sains Langsung
- Galeri: Pelangi Kehidupan di Great Salt Lake | Extremophiles | Hidup…
Awalnya diterbitkan pada Sains Langsung.
