Fosil Multiseluler Berusia 1,63 Miliar Tahun Ditemukan di Tiongkok

Para peneliti telah menemukan fosil eukariotik multiseluler tertua, berusia 1,63 miliar tahun, di Tiongkok Utara, yang mengungkap bentuk kehidupan awal yang kompleks dan menunjukkan kemunculan multiseluleritas lebih awal.

Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan di Kemajuan dalam Sains pada tanggal 24 Januari, para peneliti yang dipimpin oleh Prof. Maoyan Zhu dari Institut Geologi dan Paleontologi Nanjing dari Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok melaporkan penemuan terbaru mereka atas fosil multiseluler berusia 1,63 miliar tahun dari Tiongkok Utara.

Mikrofosil yang terawetkan dengan indah ini saat ini dianggap sebagai catatan eukariota multiseluler tertua. Studi ini merupakan terobosan lain setelah sebelumnya para peneliti menemukan fosil eukariotik berukuran desimeter di wilayah Yanshan, Cina Utara, dan mendorong munculnya multiseluleritas pada eukariota sekitar 70 juta tahun yang lalu.

Multiseluleritas: Transisi Evolusi Besar

Semua kehidupan kompleks di Bumi, termasuk beragam hewan, tumbuhan darat, jamur makroskopis, dan rumput laut, adalah eukariota multiseluler. Multiseluleritas adalah kunci eukariota memperoleh kompleksitas organisme dan ukuran besar, dan sering dianggap sebagai transisi besar dalam sejarah kehidupan di Bumi. Namun, para ilmuwan masih belum yakin kapan eukariota mengembangkan inovasi ini.

Catatan fosil memberikan bukti yang meyakinkan bahwa eukariota dengan multiseluleritas sederhana, seperti ganggang merah dan hijau, serta jamur yang diduga, muncul sejak 1,05 miliar tahun yang lalu. Catatan lama menyatakan bahwa ia adalah eukariota multiseluler, namun sebagian besar kontroversial karena morfologinya yang sederhana dan kurangnya struktur seluler.

Mengungkap Kehidupan Kompleks Kuno

“Fosil multiseluler yang baru ditemukan ini berasal dari Formasi Chuanlinggou Paleoproterozoikum akhir yang berusia sekitar 1,635 juta tahun. Mereka adalah filamen uniseriat tidak bercabang yang terdiri dari dua hingga lebih dari 20 sel silinder besar atau berbentuk tong dengan diameter 20–194 μm dan panjang tidak lengkap hingga 860 μm. “Filamen ini menunjukkan tingkat kompleksitas tertentu berdasarkan variasi morfologinya,” kata Lanyun Miao, salah satu peneliti.

Filamennya konstan, atau meruncing sepanjang panjangnya, atau meruncing hanya pada salah satu ujungnya. Analisis morfometrik menunjukkan kesinambungan morfologinya, yang menunjukkan bahwa mereka mewakili satu unit biologis jenis daripada spesies yang terpisah. Fosil-fosil ini telah diberi nama Qingsania magnifica1989, suatu bentuk takson dengan morfologi dan ukuran serupa, dan digambarkan berasal dari Formasi Chuanlinggou.

Fitur yang sangat penting dari Shansiaia adalah struktur intraseluler bulat (diameter 15-20 μm) di beberapa sel. Struktur ini sebanding dengan spora aseksual yang dikenal di banyak alga eukariotik, yang menunjukkan hal itu Shansiaia dapat diperbanyak dengan spora.

Pada pohon eukariotik, garis putus-putus berwarna abu-abu melambangkan kelompok batang eukariota. Garis padat menunjukkan kelompok mahkota eukariota (LECA plus keturunannya). Bilah abu-abu pada node menampilkan perkiraan rentang usia divergensi cabang utama dari studi jam molekuler (Parfrey et al., 2011, PNAS). Skala bar pada fosil alga hijau sama dengan 500 μm; sisanya 50 μm. Kredit: Lanyun Miao

Ciri-ciri Yang Membedakan Eukariotik

Dalam kehidupan modern, filamen uniseriat umum ditemukan pada prokariota (bakteri dan archaea) dan eukariota. Kombinasi ukuran sel yang besar, diameter filamen yang bervariasi, variasi morfologi, dan spora intraseluler menunjukkan afinitas eukariotik terhadap Shansiaia, karena tidak ada prokariota yang diketahui begitu kompleks. Prokariota berfilamen umumnya berukuran sangat kecil, berdiameter sekitar 1–3 μm, dan tersebar di lebih dari 147 genera dari 12 filum. Beberapa bakteri cyanobacteria dan sulfur dapat mencapai ukuran besar, hingga tebal 200 μm, tetapi prokariota besar ini morfologinya sangat sederhana, dengan sel berbentuk cakram, dan tidak berkembang biak dengan spora.

Analog modern terbaik adalah beberapa ganggang hijau, meskipun filamen juga ditemukan pada kelompok ganggang eukariotik lain (misalnya ganggang merah, ganggang coklat, ganggang kuning, charophyta, dll.), serta pada jamur dan oomycetes.

“Ini menunjukkan hal itu Shansiaia “Kemungkinan besar itu adalah alga fotosintetik, mungkin termasuk dalam kelompok batang Archaeplastids yang telah punah (kelompok besar yang terdiri dari alga merah, alga hijau, dan tumbuhan darat, serta glaukofit), meskipun kemiripan pastinya masih belum jelas,” kata Miao.

Komposisi Kimia dan Implikasi Evolusioner

Selain itu, para peneliti melakukan penyelidikan spektroskopi Raman untuk menguji afinitas eukariotik Shansiaia dari perspektif komposisi kimia, menggunakan tiga taksa cyanobacterial sebagai perbandingan. Spektrum Raman mengungkapkan dua karakteristik puncak luas dari bahan karbon yang tidak teratur. Selain itu, perkiraan suhu penguburan menggunakan parameter Raman berkisar antara 205–250 °C, yang menunjukkan tingkat metamorfisme yang rendah. Analisis komponen utama dari spektrum Raman yang diurutkan Shansiaia dan taksa sianobakteri menjadi dua kelompok berbeda, yang menunjukkan bahwa materi karbon Shansiaia berbeda dari fosil cyanobacteria, yang selanjutnya mendukung afinitas eukariotik Shansiaia.

Saat ini, fosil eukariotik tertua yang tidak ambigu adalah bentuk uniseluler dari sedimen Paleoproterozoikum akhir (~1,65 miliar tahun yang lalu) di Tiongkok Utara dan Australia Utara. Shansiaia muncul hanya sedikit lebih lambat dari bentuk uniseluler ini, yang menunjukkan bahwa eukariota memperoleh multiseluleritas sederhana pada awal sejarah evolusinya.

Karena alga eukariotik (Archaeplastids) muncul setelah penemuan nenek moyang eukariotik terakhir (LECA). Shansiaiajika mereka memang bersifat alga, hal ini mendukung munculnya LECA pada akhir Paleoproterozoikum—yang konsisten dengan banyak penelitian jam molekuler—dan bukan pada akhir Mesoproterozoikum sekitar 1 miliar tahun yang lalu.

Referensi: “eukariota multiseluler berusia 1,63 miliar tahun dari Formasi Chuanlinggou di Tiongkok Utara” oleh Lanyun Miao, Zongjun Yin, Andrew H. Knoll, Yuangao Qu dan Maoyan Zhu, 24 Januari 2024, Kemajuan dalam Sains.
DOI: 10.1126/sciadv.adk3208

Studi ini didanai oleh Program Penelitian dan Pengembangan Kunci Nasional Tiongkok, Yayasan Ilmu Pengetahuan Alam Nasional Tiongkok, dan Tim Lintas Inovasi CAS.