Teori Endosimbiosis

 

Teori Endosimbiosis

Teori Endosimbiosis

Pada mulanya semua makhluk hidup diduga berasal dari makhluk bersel satu yang sangat sederhana, yaitu bakteri prokariot. Dugaan ini diperkuat dengan ditemukannya fosil sel prokariotik yang ada dalam batu-batuan yang berumur hingga miliaran tahun. Evolusionist juga menduga bahwa munculnya makhluk hidup yang terorganisasi dengan baik merupakan hasil dari proses evolusi dari sel-sel prokariotik sederhana yang berkembang menjadi sel eukarya yang lebih kompleks.

Perbedaan utama yang dapat dijumpai antara sel prokariotik dengan sel eukariotik adalah bahwa seluruh sel prokariotik tampak jelas tidak memiliki membran yang menyelimuti nukleus dan juga tidak memiliki organel-organel sel yang merupakan karakter kunci dari sel eukariotik. Sudah sejak lama dipelajari bagaimana asal-usul darimana asal- usul sel eukariotik, namun hingga kini fosil sel yang merupakan bentuk antara dari prokariotik dengan eukariotik seluler belum ditemukan. Juga belum diketahui bagaimana organel-organel terbentuk pada sel eukariotik.

Para peneliti pendahulu telah mencoba menjelaskan asal-usul makhluk hidup dengan berbagai hipotesis tentang asal-usul kehidupan. Salah satu hipotesis yang paling terpopuler dan umum diterima adalah hipotesis endosimbiosis. Bagaimana hipotesis ini dapat diterima, dan bukti apa yang menyebabkan hipotesis ini dapat diterima akan dibahas dalam tulisan ini. Walaupun masih berupa hipotesis tetapi dugaan ini dapat disebut sebagai dugaan cerdas peneliti yang dapat dijadikan model pendekatan yang dapat menerangkan asal usul Eukariota dimasa lampau. Beberapa literatur menyebutnya sebagai “Teori Endosimbiosis” namun pada tulisan ini penulis menyebutnya sebagai “Hipotesis Endosimbiosis” dengan alasan karena memang hanya berupa hipotesis yang sampai saat ini belum ada bukti ilmiah yang empiris untuk membenarkan hipotesis ini. semua fakta yang mendukung berupa rekonstruksi untuk memperoleh bukti pendekatan saja atau kebenaran yang bersifat hipotetical.

Hipotesis endosimbiosis pertama sekali diusulkan oleh seorang biologist dari Universitas Boston bernama Lynn Margulis pada tahun 1970 dan secara resmi dalam bukunya “Symbiosis in Cell Evolution” (1981). Munculnya hipotesis ini dulu menjadi bahan tertawaan oleh para ahli biologi karena disebut-sebut sebagai teori yang dinilai tidak masuk akal, namun berkat kegigihan dan kesabarannya Lynn dapat memberi penjelasan, bukti yang mendekati yang membuat hipotesis ini menjadi hipotesis masuk akal dan diterima.

Ide atau gagasan tentang hipotesis Endosimbiosis ini sebelumnya pernah dikemukakan oleh seorang ahli biologi Rusia bernama C. Mereschkovsky memperkenalkan hipotesis bahwa kelompok yang berbeda dari cyanobacteria menjadi endosimbion sehingga terbentuk kloroplas. Teori inilah yang kemudian dikembangkan secara luas oeh Lynn Margulis adalah hipotesis endosimbiosis berseri (serial endosymbiosis) yang menyatakan bahwa mitokondria dan kloroplas pada awalnya adalah prokariota kecil yang hidup di dalam sel prokariota yang lebih besar (Gambar 1.20). (Istilah endosimbion digunakan untuk sel yang hidup di dalam sel lain, yang disebut sel inang). Nenek moyang mitokondria diperkirakan adalah heterotrofik aerobik yang menjadi endosimbion. Nenek moyang kloroplas pada eukariota awal diperkirakan adalah prokariota fotosintetik, kemungkinan sianobakteri, yang menjadi endosimbion. Bisa jadi nenek moyang prokariotik mitokondria dan kloroplas pada awalnya masuk ke dalam sel inang sebagai mangsa yang tidak tercerna atau sebagai parasit internal.

Teori Endosimbiosis

Sel inang itu mungkin sebelumnya telah memiliki suatu sistem endomembran. Dengan cara apapun hubungan itu dimulai, tidak sulit membayangkan bahwa simbiosis akhirnya menjadi menguntungkan secara mutualistik. Inang heterotrofik dapat memperoleh zat-zat makanan dari endosimbion fotosintetik. Dan pada dunia yang semakin aerobik, suatu sel yang sendirinya telah anaerobik akan diuntungkan dari endosimbion aerobik tersebut, yang mengubah oksigen menjadi menguntungkan. Dalam proses menjadi saling tergantung itu, inang dan endosimbion menjadi suatu organisme tunggal, dan bagian-bagiannya menjadi tidak terpisahkan lagi. Hampir semua eukariota, baik heterotrofik ataupun autotrofik, memiliki mitokondria atau sisa-sisa genetik organel tersebut. Akan tetapi hanya eukariota fotosintetik yang memiliki klroplas. Dengan demikian, hipotesis endosimbion berseri (serangkaian peristiwa endosimbiotik) mengasumsikan bahwa mitokondria berkembang sebelum kloroplas.

Para nenek moyang simbion masuk ke sel inang sebagai makanan yang tidak dicerna atau sebagai parasit internal yang kemudian antar mereka salingbekerjasama yang disebut endosimbiosis. Ketika mereka menjadi saling tergantung maka simbiosis antar mereka menjadi saling tak terpisahkan.

Bukti bahwa mitokondria dan plastida berasal dari endosimbiosis adalah sebagai berikut:

⮚ Mitokondria dan plastida awalnya terbentuk hanya melalui proses yang sama dengan pembelahan biner.

⮚ Dalam beberapa ganggang, seperti Euglena, plastidanya dapat dihancurkan oleh bahan kimia tertentu tanpa mempengaruhi sel. Dalam kasus seperti itu, plastida tidak akan beregenerasi. Hal ini menunjukkan bahwa regenerasi plastid bergantung pada sumber ekstraseluler, seperti dari pembelahan sel atau endosimbiosis.

⮚ Kedua organel ini dikelilingi oleh dua atau lebih membran, yang menunjukkan perbedaan komposisi dari membran sel lainnya.

⮚ Kedua mitokondria dan plastida mengandung DNA yang berbeda dari inti sel.

⮚ Analisa urutan DNA dan perkiraan filogenetik menunjukkan bahwa DNA nuklir mengandung gen yang mungkin berasal dari plastida.

⮚ Ribosom dalam organel-organel ini adalah seperti yang ditemukan pada bakteri (70S).

⮚ Protein asal organel, seperti bakterinya, juga menggunakan Nformilmetionin dalam menginisiasi asam amino.

⮚ Sebagian besar struktur internal dan biokimia dari plastida, misalnya tilakoid dan klorofil tertentu, sangat mirip dengan cyanobacteria. Filogenetik menunjukkan bahwa plastida paling erat kaitannya dengan cyanobacteria.

⮚ Mitokondria memiliki beberapa enzim dan sistem transportasi yang mirip dengan bakteri.

⮚ Beberapa protein yang dikodekan dalam nukleus diangkut ke kedua organel ini, dan keduanya, mitokondria dan plastida memiliki genom kecil dibandingkan dengan bakteri. Ini konsisten dengan meningkatnya ketergantungan pada host eukariotik setelah mereka membentuk endosimbiosis. Sebagian besargen pada genom organel telah hilang atau pindah ke nukleus. Gen yang paling dibutuhkan untuk fungsi mitokondria dan plastid berada dalam nukleus bakterinya.

Sumber: Modul Belajar Mandiri Calon Guru ASN PPPK Bidang Studi IPA - Biologi Tahun 2021