Dari Mana Oksigen di Awal-Awal Kehidupan Bumi Berasal? Ini Kata Ilmuwan

REPUBLIKA.CO.ID, MASSACHUSETTS -- Sebagian besar kehidupan di Bumi dapat secara luas dibagi menjadi konsumen oksigen dan produsen oksigen. Keseimbangan pemberi dan penerima oksigen ini menjaga konsentrasi oksigen di atmosfer planet kita sekitar 21 persen. Tetapi, itu tidak selalu terjadi.

Dalam beberapa miliar tahun pertama keberadaan Bumi, oksigen relatif langka. Kemudian, entah dari mana, gas diatomik itu tiba-tiba meningkat. Lebih banyak oksigen diberikan daripada diambil, tetapi bagaimana dan mengapa itu terjadi?

Para ilmuwan telah merenungkan misteri ini selama bertahun-tahun sekarang. Para peneliti di Massachusetts Institute of Technology (MIT) memiliki hipotesis baru. Mungkin beberapa mikroba mengikuti garis antara produsen oksigen dan konsumen.

Mikroba di laut dalam diketahui menggunakan oksigen untuk memecah bahan organik. Tapi bagaimana jika mikroba lain menggigit oksigen laut sebelum konsumen lain bisa mendapatkannya? Secara teoritis, jika mikroba hanya mengoksidasi sebagian bahan organik, ada kemungkinan besar sisa-sisa makanan akan berikatan secara kimiawi dengan mineral di sedimen laut.

Sedimentasi oksigen ini akan menjaga bahan organik agar tidak teroksidasi lebih penuh saat dipecah oleh mikroba yang lebih rakus. Dengan demikian, oksigen akan memiliki peluang untuk menumpuk di air sebelum menetes ke atmosfer. Kemudian, lautan dapat menyerapnya kembali, menciptakan siklus.

“Itu membuat kami bertanya, apakah ada metabolisme mikroba di luar sana yang menghasilkan POOM (partially oxidized organic matter)?” kenang ahli geobiologi Gregory Fourier, dilansir dari Sciencealert, Ahad (20/3/2022).

Ternyata, ada. Mencari literatur ilmiah, Fourier dan rekan-rekannya-Haitao Shang dan Daniel Rothman kemudian menemukan kelompok bakteri yang dikenal sebagai SAR202. Kelompok bakteri modern ini sebagian dapat mengoksidasi bahan organik di laut dalam saat ini. Bakteri dapat melakukan ini melalui enzim yang dikenal sebagai Baeyer-Villiger monooxygenase, atau BVMO.

Saat menelusuri garis keturunan genetik dari enzim ini, penulis menemukan itu ada di antara mikroba yang berevolusi sebelum peristiwa oksidasi besar. Terlebih lagi, lonjakan oksigen Bumi awal tampaknya bertepatan dengan ekspansi gen ini.

Dengan kata lain, kemampuan untuk mengoksidasi sebagian bahan organik menyebar di antara mikroba, ada juga peningkatan kadar oksigen atmosfer. Waktunya bisa jadi kebetulan, atau bisa menyiratkan bahwa mikroba dengan gen ini membantu memulai peristiwa oksidasi besar.

Bahan organik yang teroksidasi sebagian terikat lebih erat pada permukaan mineral di sedimen laut. Ini berarti enzim mikroba tidak dapat mencapainya dengan mudah. Oleh karena itu, oksigen yang terkubur dapat bertahan selama rentang waktu geologis yang besar, yang pada akhirnya mendorong akumulasi oksigen di lautan dan atmosfer Bumi.

Pada titik tertentu, siklus ini akan menyeimbangkan 21 persen oksigen di atmosfer-mungkin ketika cukup banyak bentuk kehidupan berevolusi untuk mulai mengonsumsi elemen tersebut.

Skala antara konsumen oksigen dan produsen telah diselesaikan sejak saat itu. Studi terbaru lainnya mendukung hipotesis ini, menunjukkan penguburan bahan organik di lingkungan oksigen rendah memainkan peran yang lebih besar dalam peristiwa oksigenasi besar Bumi daripada yang kita duga.

Alih-alih bakteri fotosintesis yang mengoksidasi atmosfer dan kemudian lautan, bagaimana jika mineral di lautan mengoksidasi atmosfer? Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk menyempurnakan ide-ide ini, tetapi sejauh ini, mereka tampak seperti penjelasan yang mungkin.

“Mengusulkan metode baru, dan menunjukkan bukti bahwa itu masuk akal, adalah langkah pertama tetapi penting. Kami telah mengidentifikasi ini sebagai teori yang layak dipelajari,” kata Fournier.