Apakah Semua Kehidupan di Bumi Memiliki Leluhur yang Sama?

Pernahkah Anda membayangkan bahwa manusia, kucing, pohon, jamur, bakteri, dan berbagai makhluk hidup lainnya mungkin memiliki hubungan keluarga yang sangat jauh? Kedengarannya sulit dipercaya. Manusia dan bakteri tampak begitu berbeda, sementara tumbuhan tidak memiliki bentuk tubuh seperti hewan.

Namun, penelitian dalam biologi evolusi menunjukkan sebuah gagasan yang sangat menarik: seluruh kehidupan seluler yang masih hidup di Bumi kemungkinan mempunyai leluhur bersama yang sangat jauh di masa lalu.

Leluhur tersebut dikenal dengan istilah LUCA, singkatan dari Last Universal Common Ancestor atau Leluhur Bersama Universal Terakhir.

LUCA bukan berarti makhluk hidup pertama yang pernah muncul di Bumi. Istilah ini mengacu pada leluhur atau komunitas leluhur yang menjadi titik asal bersama bagi garis keturunan seluruh kehidupan seluler yang masih ada sekarang. NASA juga menekankan bahwa LUCA tidak sama dengan asal mula kehidupan itu sendiri.

Apa Itu LUCA?

LUCA adalah konsep yang digunakan ilmuwan untuk menggambarkan nenek moyang bersama yang berada sangat jauh di belakang sejarah evolusi kehidupan.

Bayangkan sebuah pohon keluarga. Pada bagian atas terdapat manusia, burung, ikan, tumbuhan, jamur, dan organisme lainnya. Semakin kita menelusuri garis keturunan ke masa lalu, cabang-cabang tersebut semakin bertemu.

Jika terus ditelusuri cukup jauh, para ilmuwan memperkirakan terdapat sebuah titik atau komunitas leluhur yang menjadi asal bersama seluruh kehidupan seluler yang dikenal saat ini. Titik tersebut disebut LUCA.

Namun, ada hal penting yang sering disalahpahami.

LUCA tidak harus dianggap sebagai satu organisme tunggal yang hidup sendirian.

Beberapa penelitian modern mempertimbangkan kemungkinan bahwa LUCA merupakan bagian dari suatu komunitas organisme awal yang saling berinteraksi. Karena kehidupan pada masa tersebut sangat berbeda dengan ekosistem modern, merekonstruksi bentuk sebenarnya bukanlah pekerjaan sederhana.

Apa Bukti Bahwa Makhluk Hidup Memiliki Leluhur Bersama?

Kesimpulan mengenai leluhur bersama tidak didasarkan pada satu bukti saja.

Para ilmuwan membandingkan berbagai karakteristik organisme, terutama pada tingkat molekuler dan genetik.

Salah satu petunjuk penting adalah DNA dan sistem biologis yang dimiliki oleh berbagai organisme.

Walaupun urutan DNA setiap spesies berbeda, terdapat banyak kesamaan mendasar. Organisme yang sangat berbeda tetap menggunakan sejumlah prinsip biologis yang sama untuk menyimpan dan menerjemahkan informasi genetik.

NASA menjelaskan bahwa perbandingan urutan DNA, kesamaan anatomi, serta bukti dari perkembangan embrio dapat digunakan untuk mempelajari hubungan kekerabatan dan keturunan bersama.

Dengan kata lain, perbedaan antara organisme tidak berarti mereka tidak memiliki hubungan evolusioner.

Justru perbedaan tersebut dapat muncul karena garis keturunan yang berasal dari nenek moyang yang sama kemudian berkembang ke arah berbeda selama waktu yang sangat panjang.

Mengapa Bakteri dan Manusia Bisa Dianggap Berkerabat?

Sekilas, manusia dan bakteri seperti dua dunia yang sama sekali berbeda.

Manusia merupakan organisme kompleks dengan banyak jenis sel dan organ. Bakteri pada umumnya hanya terdiri dari satu sel.

Namun, pada tingkat yang lebih mendasar, terdapat berbagai mekanisme biologis yang memiliki kesamaan.

Keduanya menggunakan informasi genetik untuk mengatur proses kehidupan. Keduanya juga menggunakan sistem molekuler untuk menghasilkan protein dan memperoleh serta menggunakan energi.

Kesamaan mendasar semacam ini menjadi salah satu alasan ilmuwan menyimpulkan bahwa kehidupan seluler yang ada sekarang mempunyai sejarah evolusi yang saling berhubungan.

Apakah LUCA Merupakan Makhluk Hidup Pertama?

Belum tentu, dan kemungkinan besar bukan.

Ini merupakan salah satu bagian terpenting dalam memahami konsep LUCA.

Kehidupan dapat saja sudah mengalami berbagai tahap evolusi sebelum munculnya LUCA. Bahkan mungkin terdapat beberapa kelompok organisme atau bentuk kehidupan awal yang hidup pada periode yang sama.

Jika berbagai bentuk kehidupan awal pernah ada, sebagian mungkin mengalami kepunahan. Sementara itu, garis keturunan tertentu terus bertahan dan pada akhirnya menghasilkan keragaman kehidupan yang kita lihat sekarang.

Oleh sebab itu, LUCA lebih tepat dipahami sebagai leluhur bersama terakhir dari kehidupan yang masih memiliki keturunan sampai sekarang, bukan sebagai “makhluk pertama di Bumi”.

NASA juga menjelaskan bahwa penelitian tentang asal-usul kehidupan dan penelitian mengenai LUCA merupakan pertanyaan yang berkaitan tetapi tidak identik.

Kapan LUCA Hidup?

Pertanyaan tentang kapan LUCA hidup masih menjadi bahan penelitian.

Sebuah penelitian yang diterbitkan di Nature Ecology & Evolution pada 2024 menggunakan analisis evolusi gen dan data dari fosil mikroba serta catatan isotop untuk memperkirakan bahwa LUCA hidup sekitar 4,2 miliar tahun yang lalu, dengan rentang perkiraan sekitar 4,09–4,33 miliar tahun.

Angka tersebut sangat tua jika dibandingkan dengan usia manusia.

Namun, angka 4,2 miliar tahun tidak boleh dianggap sebagai tanggal yang sudah pasti. Rekonstruksi sejarah kehidupan yang begitu jauh ke masa lalu memiliki banyak ketidakpastian.

Metode yang berbeda dapat menghasilkan perkiraan yang berbeda pula.

Itulah sebabnya para ilmuwan masih terus membandingkan bukti dari genetika, paleontologi, geologi, dan bidang lainnya.

Seperti Apa Kehidupan LUCA?

Inilah salah satu bagian paling menarik sekaligus paling sulit.

Kita tidak mempunyai fosil LUCA yang dapat diperiksa seperti fosil dinosaurus. Karena itu, ilmuwan mencoba memperkirakan karakteristiknya dengan melihat kesamaan gen dan protein yang terdapat pada organisme modern.

Penelitian tahun 2024 yang diterbitkan dalam Nature Ecology & Evolution memperkirakan bahwa LUCA mungkin merupakan organisme dengan tingkat kompleksitas yang cukup tinggi dibandingkan gambaran sederhana tentang “sel pertama”. Penelitian tersebut memperkirakan genom setidaknya sekitar 2,5 megabase dengan sekitar 2.600 protein dan mengusulkan bahwa LUCA kemungkinan merupakan organisme anaerob dari kelompok prokariota yang hidup sebagai bagian dari ekosistem.

Tetapi rekonstruksi tersebut tetap merupakan hasil inferensi ilmiah, bukan pengamatan langsung terhadap LUCA.

Penelitian lain menunjukkan bahwa gambaran mengenai LUCA masih belum selesai dan beberapa karakteristiknya tetap diperdebatkan.

Apakah LUCA Hidup di Laut?

Ada berbagai hipotesis mengenai lingkungan tempat kehidupan awal berkembang.

Salah satu lingkungan yang sering dibahas adalah kawasan yang berkaitan dengan ventilasi hidrotermal di dasar laut.

Lingkungan semacam ini memiliki kondisi kimia dan energi yang menarik bagi penelitian mengenai asal-usul kehidupan.

Namun, tidak tepat jika langsung mengatakan bahwa para ilmuwan sudah membuktikan LUCA hidup di satu lokasi tertentu.

Lingkungan kehidupan awal masih menjadi objek penelitian. Bahkan penelitian mengenai LUCA membahas kemungkinan bahwa organisme tersebut hidup dalam sebuah ekosistem, bukan sebagai organisme yang benar-benar terisolasi.

Bagaimana Kehidupan Bisa Berubah Menjadi Sangat Beragam?

Jika semua kehidupan mempunyai leluhur bersama, mengapa sekarang ada begitu banyak jenis organisme?

Jawabannya berkaitan dengan evolusi.

Populasi organisme mengalami perubahan genetik dari generasi ke generasi. Mutasi, rekombinasi genetik, seleksi alam, dan berbagai proses evolusioner lainnya dapat menyebabkan populasi menjadi berbeda.

Ketika garis keturunan terpisah dalam waktu yang sangat lama, perbedaan tersebut dapat semakin besar.

Hasil akhirnya adalah keragaman kehidupan.

Dari perspektif ini, pohon kehidupan dapat dibayangkan sebagai jaringan cabang yang terus berkembang. Satu garis keturunan dapat menghasilkan beberapa cabang, kemudian masing-masing cabang dapat bercabang lagi.

Itulah sebabnya organisme modern bisa terlihat sangat berbeda meskipun memiliki hubungan evolusioner yang sangat jauh.

Apakah Semua Kehidupan Benar-Benar Berasal dari Satu Leluhur?

Jawaban ilmiah yang paling tepat perlu sedikit hati-hati.

Untuk kehidupan seluler yang diketahui saat ini, bukti dari biokimia dan biologi molekuler mendukung adanya leluhur bersama universal. Sebuah tinjauan di Journal of Molecular Evolution menyatakan bahwa biokimia dan biologi molekuler memberikan bukti yang cukup mengenai leluhur bersama kehidupan yang masih ada.

Tetapi pertanyaan mengenai bagaimana kehidupan pertama kali muncul masih berbeda.

Ada kemungkinan bahwa kehidupan awal muncul melalui beberapa proses atau populasi yang berbeda sebelum akhirnya hanya garis keturunan tertentu yang bertahan.

Bahkan NASA mencatat kemungkinan bahwa LUCA dapat dipahami bukan hanya sebagai satu organisme, melainkan sebagai suatu kelompok atau komunitas organisme awal.

Jadi, kalimat “semua kehidupan berasal dari satu makhluk pertama” terlalu sederhana untuk menggambarkan keadaan ilmiah yang sebenarnya.

Bagaimana Ilmuwan Meneliti Leluhur yang Sudah Tidak Ada?

Karena LUCA diperkirakan hidup miliaran tahun lalu, tentu tidak mungkin para ilmuwan melakukan pengamatan langsung.

Sebagai gantinya, mereka menggunakan berbagai jenis bukti.

1. Perbandingan gen

Gen dari organisme berbeda dibandingkan untuk menemukan kesamaan dan perbedaan.

Semakin banyak karakteristik molekuler yang sama dan diwariskan, semakin kuat petunjuk mengenai hubungan evolusionernya.

2. Pohon filogenetik

Ilmuwan dapat membuat pohon kekerabatan berdasarkan data genetik.

Pohon tersebut membantu menggambarkan bagaimana garis keturunan organisme mungkin saling berhubungan.

3. Fosil

Fosil membantu memberikan gambaran mengenai kehidupan masa lalu.

Namun, fosil yang sangat tua biasanya tidak memberikan informasi lengkap tentang organisme atau komunitas yang hidup miliaran tahun lalu.

4. Biokimia

Kesamaan dalam mekanisme dasar kehidupan juga memberikan petunjuk.

Contohnya adalah kode genetik universal, sistem sintesis protein, penggunaan ATP sebagai mata uang energi, serta karakteristik biokimia lain yang ditemukan secara luas pada kehidupan seluler.

Dengan menggabungkan berbagai jenis bukti tersebut, ilmuwan mencoba menyusun kembali sebagian sejarah kehidupan.

Apa yang Masih Menjadi Misteri?

Walaupun konsep leluhur bersama memiliki dukungan ilmiah yang kuat, masih terdapat banyak pertanyaan.

Beberapa di antaranya adalah:

• Bagaimana tepatnya kehidupan pertama muncul?

• Apakah LUCA merupakan satu organisme atau komunitas organisme?

• Di lingkungan seperti apa LUCA hidup?

• Bagaimana sel pertama terbentuk?

• Bagaimana sistem genetik awal berkembang?

• Apakah ada bentuk kehidupan awal yang benar-benar berbeda tetapi kemudian punah?

• Seberapa kompleks LUCA sebenarnya?

• Bagaimana hubungan antara kehidupan sebelum LUCA dan kehidupan setelahnya?

Pertanyaan-pertanyaan tersebut menunjukkan bahwa penelitian mengenai asal-usul kehidupan belum selesai.

NASA sendiri memiliki program penelitian yang secara khusus mempelajari perjalanan dari sel-sel awal menuju LUCA dan perkembangan kehidupan menjadi biosfer planet.

Mengapa Penelitian LUCA Penting?

Mempelajari LUCA bukan hanya usaha untuk mengetahui “siapa nenek moyang kita”.

Penelitian ini dapat membantu menjawab pertanyaan yang lebih besar mengenai apa yang membuat sesuatu dapat disebut kehidupan.

Jika kita memahami karakteristik yang dimiliki bersama oleh berbagai organisme, kita dapat mengetahui mekanisme biologis yang sangat tua dan mungkin sangat fundamental.

Pengetahuan tersebut juga memiliki hubungan dengan astrobiologi.

Jika suatu hari manusia menemukan kehidupan di planet atau bulan lain, salah satu pertanyaan penting adalah apakah kehidupan tersebut memiliki hubungan dengan kehidupan di Bumi atau muncul secara independen.

Dengan mempelajari sejarah kehidupan di Bumi terlebih dahulu, ilmuwan mempunyai dasar yang lebih baik untuk menafsirkan penemuan kehidupan di luar planet kita.

Kesimpulan

Jadi, apakah semua kehidupan di Bumi memiliki leluhur yang sama?

Untuk kehidupan seluler yang diketahui saat ini, berbagai bukti dari genetika, biokimia, dan evolusi mendukung kesimpulan bahwa organisme-organisme tersebut memiliki leluhur bersama yang sangat jauh.

Leluhur tersebut dikenal sebagai LUCA.

Namun, LUCA tidak boleh disamakan dengan makhluk hidup pertama di Bumi. LUCA merupakan konsep mengenai leluhur bersama terakhir dari seluruh kehidupan seluler yang masih memiliki keturunan hingga sekarang. Bahkan bentuk, waktu hidup, lingkungan, dan tingkat kompleksitas LUCA masih terus diteliti.

Penelitian terbaru memperkirakan LUCA hidup sekitar 4,2 miliar tahun lalu, tetapi rekonstruksi tersebut masih memiliki ketidakpastian dan menjadi bagian dari penelitian aktif.

Pada akhirnya, pertanyaan tentang LUCA mengingatkan kita pada sesuatu yang menarik: semakin jauh manusia menelusuri sejarah kehidupan, semakin jelas bahwa seluruh kehidupan di Bumi memiliki sejarah yang jauh lebih terhubung daripada yang terlihat dari permukaan.

Referensi 

• Moody, E. R. R., dkk. (2024). The nature of the last universal common ancestor and its impact on the early Earth system. Nature Ecology & Evolution, 8, 1654–1666. Nature
• Delaye, L. (2024). The Unfinished Reconstructed Nature of the Last Universal Common Ancestor. Journal of Molecular Evolution, 92, 584–592. DOI
• NASA Astrobiology. Looking for LUCA, the Last Universal Common Ancestor. Astrobiologi NASA
• NASA Science. How did the first cells arise? NASA Science
• NASA Astrobiology. LIFE: Early Cells to Multicellularity.