Sekuens Genome Modern Lacak Evolusi Kehidupan Pra Cambrian Explosion

Tinuku
News KeSimpulan.com - Mengurai fosil genome 3 miliar tahun lalu. Analisis genome modern melacak perubahan lingkungan purba dan ekspansi keragaman genetik.

Sekitar 580 juta tahun yang lalu, kehidupan di Bumi memulai periode cepat Cambrian Explosion yaitu periode lahirnya bentuk kehidupan baru selama jutaan tahun yang pada akhirnya membantu munculnya keanekaragaman spesies modern. Fosil membantu paleontolog merekonstruksi rentetan evolusi kehidupan sejak saat itu, tetapi deskripsi pada 3 miliar tahun atau pra Periode Kambrium menjadi tantangan karena spesies pra-kambrium bertubuh lunak yang jarang meninggalkan jejak fosil.

Namun mereka meninggalkan sidik jari fosil mikroskopis yang melimpah yaitu: DNA. Karena semua makhluk hidup diwarisi genome dari leluhur, Eric Alm dan Lawrence David, keduanya bioengineering dari MIT berpikir untuk menggunakan genome modern untuk merekonstruksi evolusi mikroba purba dengan menganalisis bagaimana gen berevolusi seperti keluarga gen baru yang lahir dan diwarisi, pertukaran gen atau transfer horizontal antar organisme, duplikasi dalam genome yang sama, dan gen yang punah.

Para ilmuwan menelusuri ribuan gen dari 100 genome modern untuk melihat kembali tampilan saat pertama gen-gen di Bumi untuk menciptakan sebuah fosil genomika. Mereka menunjukkan genome kolektif dari semua kehidupan mengalami perluasan antara 3,3 hingga 2,8 miliar tahun lalu dimana selama waktu tersebut 27 persen dari seluruh keluarga gen yang ada saat ini tercipta.

Karena begitu banyak gen baru yang diidentifikasi terkait dengan oksigen, Alm dan David berpikir munculnya oksigen menjadi pendorong ekspansi Archean. Oksigen tidak tersedia di atmosfer Bumi pra 2,5 miliar tahun yang lalu ketika mulai terakumulasi dimana mungkin membunuh sejumlah besar bentuk kehidupan anerobic saat Oksidasi Besar.

"The Great Oxidation Event mungkin peristiwa bencana fatal dalam sejarah kehidupan selular, namun kami tidak memiliki catatan biologis mereka," kata Alm.

Bagaimanapun, gen yang tergantung oksigen tidak muncul sampai awal Perluasan Arkean 2,8 miliar tahun lalu dan konsisten dengan waktu geokimia Oksidasi Besar. Namun, Alm dan David berusaha mendeteksi kelahiran transfer elektron modern yaitu proses biokimia terhadap bolak-balik elektron dalam membran selular. Transpor elektron digunakan untuk menghirup oksigen oleh tanaman dan beberapa mikroba selama fotosintesis ketika menyerap energi langsung dari matahari yang disebut oxygenic photosynthesis.

Evolusi transfer elektron selama Archean Expansion memunculkan beberapa tahap kunci dalam sejarah kehidupan termasuk fotosintesis dan respirasi yang keduanya mendorong sejumlah energi yang dipanen dan disimpan dalam biosfer lebih banyak.

"Temuan kami tidak dapat mengatakan jika pembangunan electron transport secara langsung menyebabkan Archean Expansion. Namun, kita bisa berspekulasi bahwa akses anggaran energi yang jauh lebih besar memungkinkan biosfer menjadi tuan rumah secara luas dan ekosistem mikroba lebih kompleks," kata David.

Peneliti juga menggunakan genome untuk menjawab bagaimana mikroba berkembang setelah Perluasan Arkean dengan melihat logam dan molekul yang terkait dengan gen dan bagaimana mereka berubah dalam kelimpahan dari waktu ke waktu. Peningkatan persentase gen yang menggunakan oksigen dan enzim yang berhubungan dengan tembaga dan molybdenum konsisten dengan catatan evolusi geologis.

"Temuan ini membuktikan peristiwa sejarah yang sangat purba dan dicatat dalam DNA organisme hidup secara bersama. Dan sekarang kita mulai memahami bagaimana memecahkan kode sejarah. Saya memiliki harapan bahwa kita dapat merekonstruksi beberapa peristiwa paling awal dalam evolusi kehidupan dengan sangat rinci," kata Alm.
  1. Lawrence A. David & Eric J. Alm (Computational & Systems Biology Initiative, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA). Rapid evolutionary innovation during an Archaean genetic expansion, Nature, 19 December 2010, DOI:10.1038/nature09649
Eric J. Alm http://cee.mit.edu/alm
Lawrence A. David http://desk.stinkpot.org:8080/blog/index.php/2006/07/30/about
Tinuku Store

No comments:

Post a Comment