open mind.com weblog


Bagaimana Kehidupan Muncul?

Mungkin akan ada yang berprasangka bahwa aku sedang menentang teori penciptaan, TIDAK!

Mungkin akan ada yang berprasangka bahwa aku sedang menghakimi teori evolusi kimia, TIDAK!

Sains mengenai asal mula kehidupan tidak perlu selalu dihadapkan secara konfrontatif dengan konsep ketuhanan, bukalah pikiran dan hati kita secara jernih maka dari tulisan orang2 yang kita sangka tidak mau “mengakui Tuhan” itu ternyata kita dapat tetap melihatNya dan menemui kebenaranNya. Meski mungkin mereka memandang “tuhan” dengan cara yang berbeda atau dengan kesombongannya menolak keberadaanNya, bagiku itu tak lebih dari sikap egoisme semata, sedangkan kebenaran hakikatnya adalah kebenaran. Saya tidak akan mendoktrin anda dengan pandangan pribadiku, tapi bagiku, dari mereka mungkin ada kebenaran yang selaras dgn apa yg kita imani sebagai kebenaran.

Mungkin mereka hanya berfokus pada “mengapa dan bagaimana ” semua ini ada….

Tapi aku berupaya mengerti “mengapa dan bagaimana” semua ini ada… dan “siapa” yang membuatnya ada…

Pada awalnya proses pembentukan jagat raya hanya melibatkan materi-materi anorganik (lihat catatan bag.1) lalu darimana kehidupan itu bisa muncul?

“Masalah (tentang asal-muasal kehidupan) ini telah selalu menjadi fokus dari konflik yang tajam antara dua aliran filsafat yang tak terdamaikan – konflik antara materialisme dan idealisme (Oparin)

Tidak ada persoalan yang lebih penting bagi kita seperti pertanyaan bagaimana mahluk-mahluk yang berpikir dan berperasaan dan hidup muncul dari materi yang tidak hidup. Teka-teki ini telah memenuhi pikiran manusia sejak menyingsingnya kesadarannya, dan telah dijawab dengan berbagai cara. Kita dapat mengenali secara luas tiga macam kecenderungan:

Teori pertamaTuhan menciptakan semua kehidupan, termasuk manusia.

Teori kedua – kehidupan muncul dari materi anorganik, secara spontan, seperti ulat muncul dari daging yang busuk, atau kumbang muncul dari tumpukan kotoran hewan (Aristoteles).

Teori ketiga – kehidupan muncul dari angkasa luar melalui meteorit, yang jatuh di bumi, kemudian berkembang.

TEORI asal mula kehidupan menurut sains, diantaranya:

1.Teori Generatio Spontanea atau Abiogenesis

pada zaman Aristoteles lebih dari 2000 tahun yang lalu, muncul konsep, kehidupan berasal dari benda mati. Teori ini kita kenal denqan nama Generatio Spontanea atau teori Abiogenesis. Contoh orang yang percaya abiogenesis adalah Nedham, ilmuwan Inggris pada tahun (1700). Nedham, melakukan penelitian dengan merebus kaldu dalam wadah selama beberapa menit lalu menutup dengan tutup botol dari gabus. Setelah beberapa hari ternyata tumbuh bakteri dalam kaldu tersebut. Oleh karena itu Nedham menyatakan bahwa bakteri berasal dari kaldu. Namun, teori Nedham ini lalu dipatahkan oleh L. Spallanzani.

a.) Percobaan Francesco Redi

Fancesco Redi (1668), seorang fisikawan Italia merupakan orang pertama yang melakukan penelitian untuk membantah teori generatio spontanea. Dia melakukan serangkaian penelitian menggunakan daging segar. Redi memperhatikan bahwa ulat akan menjadi lalat dan lalat selalu terdapat tidak jauh dari sisa-sisa daging. pada penelitiannya Redi menggunakan 2 kerat daging segar yang diletakkan dalam 2 wadah. Wadah yang satu ditutupi kain yang tembus udara dan yang satu tidak ditutupi. Setelah beberapa hari, pada daging yang tidak tertutup mulailah keluar belatung-belatung, sementara itu pada daging yang tertutup tidak tumbuh belatung. Tujuan penelitian Redi adalah untuk menjelaskan bahwa setiap makhluk hidup perlu asal-usul dari mana dia berasal. Teori Abiogenesis juga ditentang pula oleh L. Spallazani dan L. pasteur dengan percobaan mereka masing-masing.

b.) Percobaan Spatlanzani

Pada tahun 7765, seorang biologiwan Italia yang bernama Lazzaro Spallaizani, melakukan percobaan yang berlawanan dengan teori Nedham. Spallanzani menyatakan bahwa Nedham tidak merebus tabung cukup lama sampai semua organism terbunuh dan Nedham juga tidak menutup leher tabung dengan rapat sekali sehingga masih ada organisme yang masuk dan tumbuh.

c.) Percobaan Louis pasteur

Akhirnya seorang biologiwan bernama Louis Pasteur pada tahun 1864 melakukan percobaan menggunakan tabung berleher angsa. Pasteur sendiri meyakini bahwa sebuah sel pasti berasal dari sel lainnya. Dalam percobaannya menggunakan tabung berleher angsa, pasteur merebus kaldu hingga mendidih kemudian mendiamkannya. Pada prinsipnya udara mampu masuk ke dalam tabung, namun partikel debu akan menempel pada lengkungan leher tabung. Setelah sekian lama, ternyata tidak ada bakteri yang tumbuh. Namun setelah Pasteur mematahkan tabung leher angsa tersebut air kaldu di dalam tabung itu kemudian ditumbuhi oleh mikroba.

Hal ini membuktikan bahwa kehidupan juga berasal dari kehidupan.

Sampai tahap ini, berdasarkan hasil-hasil percobaan ilmuwan di atas maka muncullah teori biogenesis atau mahkluk hidup berasal dari mahkluk hidup. Selain itu, ada pula istilah omne vivum ex ovo atau mahluk hidup berasal dari telur.

Dari sini muncul pertanyaan besar, jika kehidupan tidak muncul secara spontan dan kehidupan juga berasal dari kehidupan : DARIMANA KEHIDUPAN DI BUMI BERASAL?

2.Teori Kosmozoa

Sejak 1907, dalam sebuah buku berjudul Worlds in the Making, ahli kimia Swedia Svente Arrhenius mengajukan teori panspermia, yang menyimpulkan bahwa jika kehidupan tidak muncul secara spontan di bumi, maka kemungkinan berasal dari planet lain. Ia menggambarkan spora yang mengembara di ruang angkasa untuk “membuahi” kehidupan di planet-planet.

Tapi spora hidup yang masuk ke bumi, misalnya melalui meteorit, pastilah terbakar habis di atmosfir. Untuk menangkis kritisisme ini, Arrhenius mengeluarkan argumen bahwa kehidupan pastilah kekal, dan tidak memiliki asal-usul. Tapi pengamatan telah menyangkal teori ini. Telah ditunjukkan bahwa keberadaan sinar ultraviolet di angkasa akan dengan cepat menghancurkan tiap spora bakteri. Contohnya, mikroorganisme yang telah terkenal kebandelannya dimuatkan ke dalam kapsul antariksa Gemini 9 di tahun 1966 dan dibiarkan diterjang oleh radiasi dari antariksa. Mereka hanya bertahan enam jam. Dalam teori yang lebih mutakhir, Fred Hoyle berpendapat bahwa kehidupan dibawa ke bumi dalam ekor komet-komet. Ide ini telah diperbaharui oleh Francis Crick dan Leslie Orgen yang mengusulkan bahwa bumi itu sendiri mungkin telah dengan sengaja ditebari kehidupan oleh satu mahluk cerdas dari angkasa luar! Tapi teori-teori ini benar-benar tidak menyelesaikan masalah apapun. Bahkan jika kita menerima bahwa kehidupan di bumi datang dari planet lain, Jawaban itu tetap tidak menjawab bagaimana kehidupan muncul tapi sekedar memundurkannya beberapa tahap ke belakang – ke satu planet asal yang hipotetis.

Dari sini muncul pertanyaan besar, jika kehidupan tidak berasal dari planet lain dan pada awalnya proses terjadinya jagat raya hanya materi-materi anorganik yang terlibat (lihat catatan bag.1) lalu darimana kehidupan itu bisa muncul?



Mulai titik itu mulailah berkembang sebuah teori “Perubahan dari anorganik ke organik”

3. Teori Evolusi Kimia (Oparin dan Engels):KEHIDUPAN BERAWAL DARI MATERI ANORGANIK

Tidaklah perlu kita bepergian ke luar angkasa untuk mencari penjelasan rasional tentang asal-usul kehidupan. Asal-usulnya dapat ditemukan dalam proses-proses yang bekerja di alam di planet kita sendiri selama tiga setengah milyar tahun, pada kondisi-kondisi yang sangat khusus. Proses ini tidak dapat diulang, karena organisme baru itu tentu akan ditentukan nasibnya oleh organisme hidup yang telah lebih dahulu ada, dan yang akan segera menghabisi keberadaan mereka. Kehidupan hanya dapat muncul di sebuah planet di mana tidak ada kehidupan, dan juga ketika hanya ada sedikit oksigen, karena oksigen akan bergabung dengan senyawa yang diperlukan untuk membangun kehidupan, dan oksigen akan memecah senyawa-senyawa itu dalam proses oksidasi. Atmosfir bumi pada saat itu terutama terdiri dari metana, amonia dan uap air. Percobaan di laboratorium telah menunjukkan bahwa campuran dari air, amonia metana dan hidrogen, yang dikenai radiasi ultraviolet akan menghasilkan dua macam asam amino sederhana, dan jejak-jejak dari asam amino yang lebih kompleks. Di akhir 1960-an, molekul-molekul kompleks ditemukan terdapat dalam awan gas di angkasa luar. Maka sangat mungkin bahwa bahkan pada tahap yang sangat awal dari pembentukan bumi, kemunculan kehidupan, atau sesuatu yang sangat dekat dengan kehidupan, telah hadir dalam bentuk asam-amino. Percobaan yang lebih mutakhir telah membuktikan tanpa keraguan lagi bahwa protein dan asam nukleat yang menjadi dasar semua kehidupan dapat muncul dari perubahan kimia dan fisika yang normalnya terjadi dalam “sup” primordial itu.

Materi tidak pernah berada dalam keadaan diam, selalu bergerak dan berkembang dan dalam perkembangan ini ia berubah dari bentuk gerak yang satu ke bentuk yang lain dan yang lain lagi, setiap kali selalu bertambah rumit dan serasi daripada yang terdahulu. Maka kemunculan kehidupan secara khusus adalah bentuk yang sangat rumit dari pergerakan materi, muncul sebagai satu ciri baru pada tahapan tertentu dalam perkembangan umum materi.

Engels menjelaskan bahwa revolusi Darwinian “menyurutkan jurang antara benda organik dan anorganik sampai ke tingkat minimum, tapi juga menghilangkan satu dari kesulitan yang paling hakiki yang sebelumnya menghalangi terbentuknya teori tentang kemunculan organisme. Konsepsi baru tentang alam ini lengkap dalam ciri-ciri utamanya; semua kekakuan telah diluluhkan, semua kekekalan diuraikan, semua partikularitas yang semula dianggap abadi kini menjadi sementara saja, seluruh alam ini ditunjukkan sebagai sesuatu yang sedang bergerak dalam fluktuasi dan gerak siklik yang abadi.”

Oparin menarik kesimpulan bahwa atmosfir awal yang dimiliki bumi berbeda secara radikal dengan apa yang ada sekarang. Ia mengajukan bahwa ciri atmosfir masa itu bukanlah oksigen, ciri dari atmosfir adalah reduksi bukan mengoksidasi. Oparin mengusulkan bahwa senyawa organik yang menjadi dasar kehidupan terbentuk secara spontan pada keadaan atmosfir yang demikian di bawah pengaruh ultraviolet dan radiasi dari matahari. Kesimpulan yang serupa dicapai secara terpisah oleh J. B. S. Haldane:

“Matahari mungkin bersinar lebih terang dibanding saat ini dan tidak ada oksigen di atmosfer, sinar ultra-violet dari matahari yang aktif secara kimiawi tidaklah, seperti sekarang, dihentikan sebagian besar daripadanya oleh ozon (satu bentuk khusus dari oksigen) di lapisan atmosfir yang paling atas, dan oksigen itu sendiri pada lapisan yang paling rendah. Sinar ultraviolet menembus permukaan daratan dan lautan, atau setidaknya awan. Kini, ketika ultraviolet bekerja pada satu campuran air, karbon dioksida dan amonia, sejumlah besar variasi zat organik terbentuk, termasuk gula dan nampaknya juga beberapa material yang menjadi penyusun protein.”

Seperti halnya ide-ide Engels diabaikan pada masanya oleh komunitas ilmiah, demikian juga ide-ide Oparin dan Haldane. Hanya baru-baru ini saja teori-teori ini mendapatkan penghargaan yang patut mereka sandang. Richard Dickerton menulis:

“Ide Haldane muncul dalam Rationalist Annual  di tahun 1929, tapi ia hampir tidak menarik perhatian sama sekali. Lima tahun sebelumnya, Oparin telah menerbitkan satu monograf kecil yang mengajukan ide yang mirip mengenai asal-muasal kehidupan, juga tidak mendapat perhatian. Para ahli biokimia ortodoks terlalu yakin bahwa Louis Pasteur telah menghapuskan teori spontanitas selama-lamanya, sehingga tidak lagi menganggap persoalan asal-usul kehidupan sebagai satu hal yang layak dibahas secara ilmiah. Mereka gagal mengapresiasi bahwa Haldane dan Oparin mengajukan hal yang sangat khusus; bukan bahwa kehidupan muncul dari materi tidak hidup yang sekarang ada (seperti yang dikatakan oleh teori spontanitas klasik, yang tidak lagi dapat dipertahankan setelah jaman Pasteur) melainkan bahwa kehidupan dulu ber-evolusi dari materi tidak hidup di bawah kondisi yang merajai bumi ketika pembentukannya dan dalam ketiadaan kompetisi dari organisme hidup lainnya.”

Menurut Bernal, kesatuan kehidupan adalah bagian dari sejarah kehidupan dan, sebagai akibatnya, terlibat pula dalam pembentukannya. Semua gejala biologis dilahirkan, berkembang dan mati sesuai dengan hukum-hukum fisiknya. Biokimia telah menunjukkan bahwa semua kehidupan di bumi ini sesungguhnya sama pada tingkat kimiawinya. Sekalipun terdapat sejumlah besar variasi antar spesies, mekanisme dasar dari enzim, ko-enzim dan asam nukleat muncul di manapun. Pada saat yang bersamaan, ia membentuk satu himpunan partikel-partikel identik yang menyatukan diri mereka melalui prinsip penyusunan-diri dalam struktur-struktur yang teramat rumit.

Bumi di tahap-tahap awalnya tidaklah bekerja dengan cara yang sama dengan apa yang nampak saat ini. Susunan atmosfir, iklim, dan kehidupan itu sendiri, berkembang melalui proses yang meletup-letup, melibatkan lompatan-lompatan mendadak, dan segala jenis transformasi, termasuk kemunduran-kemunduran (retrogres). Evolusi bumi dan kehidupan itu sendiri sangat jauh dari sebuah garis yang lurus, melainkan penuh dengan kontradiksi. Masa-masa awal dari sejarah bumi, yang dikenal sebagai Archaean, berlangsung sampai 1,8 milyar tahun lalu.

Pada awalnya, atmosfir terutama mengandung karbon dioksida, amonia, air dan nitrogen, tapi tidak ada oksigen bebas. Sebelum tahap ini bumi tidak mengandung satupun kehidupan. Jadi, bagaimana kehidupan muncul?

Untuk memahami asal-usul kehidupan, sangat perlu untuk mengetahui komposisi awal lingkungan dan atmosfir bumi. Dengan memandang satu skenario yang paling mungkin bahwa bumi dibentuk dari awan debu bintang, komposisi awalnya seharusnya adalah terutama hidrogen dan helium. Saat ini bumi mengandung sejumlah besar unsur-unsur yang lebih berat seperti oksigen dan besi. Sesungguhnya, bumi mengandung sekitar 80% nitrogen dan kira-kira 20% oksigen. Alasan untuk ini adalah bahwa hidrogen dan helium yang lebih ringan telah lolos dari atmosfir bumi karena tarikan gravitasi tidak cukup kuat untuk menahan mereka. Planet-planet dengan gravitasi yang lebih besar, seperti Jupiter dan Saturnus, telah menahan hidrogen dan helium di dalam atmosfir mereka yang sangat rapat itu. Sebaliknya, bulan kita yang jauh lebih kecil itu, dengan gravitasi yang malah lebih kecil lagi, telah kehilangan seluruh atmosfirnya. Gas-gas volkanik yang terbentuk dalam atmosfir purba pastilah mengandung air, bersama metana dan amonia. Orang menduga bahwa gas-gas ini dilepaskan dari dalam bumi. Akhirnya gas-gas ini menjenuhkan atmosfir dan menghasilkan hujan. Dengan mendinginnya permukaan bumi, danau-danau dan lautan mulai terbentuk. Orang kini percaya bahwa lautan purba ini mengandung semacam “sup” pre-biotik [pendahulu kehidupan], di mana unsur-unsur kimia yang ada, di bawah hantaman sinar ultraviolet dari matahari, bersintesa untuk menghasilkan senyawa-senyawa nitrogren-organik yang kompleks, seperti asam amino. Efek dari ultraviolet ini dimungkinkan oleh ketiadaan ozon di atmosfir. Inilah basis bagi hipotesis Oparin-Haldane. Semua kehidupan diorganisasikan ke dalam sel-sel, kecuali virus. Bahkan sel-sel yang paling sederhana adalah gejala yang sangat kompleks. Teori standard yang sekarang diterima adalah bahwa panas dari bumi sendiri seharusnya cukup untuk terbentuknya senyawa kompleks dari senyawa yang sederhana. Bentuk-bentuk kehidupan yang sederhana sanggup menyimpan enerji yang diambil dari radiasi ultraviolet matahari. Namun, perubahan yang terjadi dalam komposisi atmosfir telah memblokade pasokan ultraviolet ini. Agregat-agregat tertentu, yang telah mengembangkan senyawa yang dikenal sebagai klorofil, mampu menggunakan cahaya tampak yang menembus lapisan ozon, yang ultraviolet tidak sanggup menembusnya. Ganggang-ganggang purba mengkonsumsi karbon dioksida dan mengeluarkan oksigen, yang membawa pada pembentukan atmosfir kita yang sekarang.

Di seluruh jalannya sejarah waktu geologis, kita dapat mengamati kesalingtergantungan dialektik dari aktivitas atmosfir dan biosfir. Di satu pihak, kebanyakan dari oksigen bebas yang kini terdapat di atmosfir adalah hasil dari aktivitas biologis (melalui proses fotosintesis di dalam tumbuhan). Di pihak lain, perubahan dalam komposisi atmosfir, khususnya peningkatan dalam jumlah oksigen bebas, memicu inovasi-inovasi besar secara biologis, yang memungkinkan bentuk-bentuk kehidupan yang baru untuk muncul dan berkembang biak.



Bagaimana sel hidup pertama muncul dari sup asam amino purba dan molekul-molekul sederhana sekitar empat milyar tahun lalu? Teori standard, yang dinyatakan di tahun 1953 oleh ahli kimia pemenang Hadiah Nobel, Harold Urey dan Stanley Miller, adalah bahwa kehidupan muncul secara spontan dari atmosfir purba yang terdiri dari metana, amonia dan lain-lain bahan kimia, yang diaktivasi oleh kilatan petir. Reaksi-reaksi kimia lanjutan akan memungkinkan senyawa kehidupan yang sederhana untuk berkembang menjadi molekul-molekul yang semakin kompleks, yang akhirnya menghasilkan struktur double-helix DNA, atau pita tunggal RNA, keduanya adalah penguasa proses reproduksi.

Peluang bahwa kejadian ini dapat terjadi karena kebetulan sangatlah menakjubkan, asal-usul kehidupan adalah kejadian acak. Struktur dasar kehidupan dan aktivitas genetik secara umum tergantung dari molekul-molekul yang teramat kompleks dan canggih – DNA dan RNA. Untuk membuat satu molekul protein tunggal akan diperlukan untuk menggabungkan beberapa ratus asam amino dengan urutan yang akurat.

Permasalahan ini telah didekati akhir-akhir ini dari sudut pandang kompleksitas, satu cabang dari teori chaos. Stuart Kauffman, dalam karyanya tentang genetika dan kompleksitas, mengajukan satu kemungkinan bahwa sejenis kehidupan muncul sebagai hasil dari kemunculan keteraturan secara spontan dari kekacauan molekular, melalui bekerjanya hukum-hukum fisika dan kimia. Jika sup purba itu cukup kaya dengan asam amino, tidaklah perlu untuk menunggu satu reaksi acak. Satu jaring-jaring reaksi yang sanggup memperkuat dirinya sendiri dapat terbentuk dari senyawa-senyawa dalam sup itu.

Dengan bantuan katalis berbagai molekul dapat berinteraksi dan berfusi satu sama lain untuk membentuk apa yang disebut Kauffman sebagai “himpunan yang sanggup mengakatalisasi diri sendiri” [autocatalytic set]. Dengan cara ini, keteraturan yang muncul dari kekacauan molekular akan mewujudkan dirinya dalam sebuah sistem yang bertumbuh. Ini bukanlah kehidupan seperti yang kita kenal saat ini. Ia tidak memiliki DNA, kode genetik, dan membran sel. Tapi ia dapat menunjukkan beberapa ciri yang mirip dengan ciri mahluk hidup. Contohnya, ia dapat bertumbuh. Ia akan memiliki sejenis metabolisme – menyerap satu pasokan “pangan” yang terdiri dari molekul-molekul asam amino dan lain-lain senyawa sederhana, menambahkan senyawa-senyawa ini pada dirinya sendiri. Itu adalah satu bentuk reproduksi yang primitif, yang memperbesar diri sendiri untuk menyebar ke daerah yang lebih luas. Ide ini, yang merupakan satu contoh dari lompatan kualitatif, atau “fase peralihan” dalam bahasa kompleksitas akan berarti bahwa kehidupan tidaklah muncul sebagai sebuah peristiwa acak, tapi sebagai hasil dari kecenderungan inheren di alam untuk semakin menaikkan tingkat pengorganisasian.

Organisme hewani yang pertama adalah sel-sel yang sanggup menyerap energi yang disimpan dalam sel-sel tumbuhan. Atmosfir yang berubah, lenyapnya radiasi ultraviolet, dan kehadiran bentuk-bentuk kehidupan yang sudah lebih dulu ada menghapuskan kemungkinan munculnya satu bentuk kehidupan lain di bumi, kecuali jika ia dihasilkan secara rekayasa di dalam laboratorium. Ketiadaan pesaing atau predator di lautan purba menyebabkan senyawa-senyawa asali ini dapat menyebar dengan cepat. Pada tahap tertentu akan terdapat satu lompatan kualitatif dengan pembentukan molekul asam nukleat yang sanggup mereproduksi dirinya sendiri: satu organisme hidup. Dengan cara ini, materi organik muncul dari materi anorganik. Secara perlahan, selama jutaan tahun, mutasi akan mulai muncul, yang akhirnya menghasilkan bentuk-bentuk kehidupan yang lain.

Maka kita dapat sampai pada umur minimum bagi bumi. Salah satu rintangan bagi evolusi kehidupan di bumi seperti yang kita kenal adalah ketiadaan satu lapisan ozon di bagian atas atmosfir purba, di masa Archaean. Hal ini memungkinkan satu penetrasi permukaan lautan oleh radiasi universal, termasuk sinar ultraviolet, yang sanggup melumpuhkan molekul DNA. Organisme primitif yang pertama – sel-sel prokariotik – berbentuk sel tunggal, tapi tidak memiliki inti sel dan tidak sanggup melakukan pembelahan sel. Namun, mereka relatif tahan terhadap radiasi ultraviolet, atau bahkan, menurut satu teori, tergantung pada radiasi itu. Organisme ini adalah bentuk yang dominan di bumi selama kurang lebih 2,4 milyar tahun.

Mahluk-mahluk prokariotik bersel tunggal ini bereproduksi secara aseksual melalui pembelahan dan penyatuan. Secara umum, reproduksi aseksual menghasilkan salinan yang identik kecuali terjadi mutasi, satu hal yang jarang. Hal ini menjelaskan lambatnya perubahan evolusioner pada masa ini. Namun, kemunculan sel-sel yang berinti (uekariota) melahirkan satu kemungkinan untuk kompleksitas yang lebih tinggi. Sangat mungkin bahwa evolusi eukariota muncul dari satu koloni prokariota. Contohnya, beberapa prokariota modern dapat menyerbu dan hidup sebagai komponen di dalam satu sel eukariota. Beberapa organela uekariota memiliki DNA-nya sendiri, yang tentunya adalah sisa-sisa dari jaman ketika mereka memiliki keberadaan yang terpisah dari induk selnya. Kehidupan itu sendiri memiliki ciri-ciri mendasar, termasuk metabolisme (total dari perubahan kimiawi yang terjadi dalam satu organisme) dan reproduksi. Jika kita menerima adanya satu kesinambungan dalam proses-proses alam, organisme yang paling sederhana yang ada saat ini harusnya telah ber-evolusi dari proses yang sebelumnya lebih sederhana dan lebih sederhana lagi. Lebih jauh, basis material bagi kehidupan adalah unsur-unsur yang paling banyak terdapat di jagad raya: hidrogen, karbon, oksigen dan nitrogen.

Sekali kehidupan muncul, ia sendiri mengandung satu rintangan yang mencegah kemunculan bentuk kehidupan lain di masa mendatang. Oksigen molekular, satu produk-samping dari kehidupan, muncul dari proses fotosintesis (di mana cahaya diubah menjadi enerji). “Kehidupan yang kita miliki di bumi saat ini, sesungguhnya, terbagi ke dalam dua golongan besar yang telah lama dikenal oleh umat manusia – hewan yang bernafas dengan oksigen dan dan tumbuhan yang berfotosintesis atau hidup dari cahaya,” papar Bernal. “Hewan dapat hidup di tempat gelap, tapi mereka membutuhkan udara untuk bernafas, baik udara bebas maupun yang terlarut di dalam air. Tumbuhan tidak membutuhkan oksigen – bahkan mereka menghasilkan oksigen di siang hari – tapi mereka tidak dapat hidup dan bertumbuh lama di tempat gelap. Yang mana, kalau demikian, yang muncul terlebih dahulu? Atau apakah ada bentuk kehidupan lain yang mendahului mereka? Alternatifnya kini nampak sangat pasti. Telaah yang teliti atas sejarah kehidupan, anatomi internal sel dan metabolisme baik dari tumbuhan maupun hewan menunjukkkan bahwa mereka berkembang dari spesialisasi yang berbeda dari beberapa zoo-fit. Zoo-fit pastilah mirip dengan beberapa bakteri yang ada saat ini yang dapat sekaligus menjalankan fungsi tumbuhan dan hewan, dan bekerja baik sebagai agen oksidasi maupun fotosintetik.”

Bentuk-bentuk Kehidupan Awal

Fakta bahwa kromosom dari semua organisme hidup, dari bakteri sampai  manusia, sangatlah mirip dalam komposisinya sangatlah mengejutkan. Semua gen dibuat dari jenis zat yang sama secara kimia – nukleoprotein. Hal ini juga berlaku untuk virus, mahluk hidup paling sederhana yang diketahui, yang berada pada ambang kehidupan dan ketidakhidupan. Komposisi kimia dari nukleoprotein mengijinkan satu entitas molekular untuk mereproduksi diri sendiri, satu ciri dasar kehidupan, baik pada gen maupun pada virus.  Engels menunjukkan bahwa evolusi kehidupan tidaklah dapat dipahami tanpa semua jenis bentuk peralihan: “Garis-garis yang tebal dan tegas tidaklah sesuai untuk teori evolusi. Bahkan batasan antara mahluk bertulang belakang dengan yang tidak bertulang belakang tidak lagi kaku, seperti makin tipisnya batas antara ikan dan amfibi, sementara batas antara burung dan reptil semakin menipis dari hari ke hari. Antara Compsognathus dan Arcaeopteryx hanya dibutuhkan beberapa rantai antara saja, dan paruh burung yang masih bergigi muncul di mana-mana di kedua belahan dunia. ‘Atau ini, … atau itu’ menjadi semakin lama semakin tidak cukup. Di antara hewan-hewan yang tingkatannya lebih rendah konsep tentang individu tidak dapat ditandai dengan tajam. Bukan hanya kita tidak dapat menunjuk satu hewan sebagai sebuah individu atau koloni, tapi juga di mana dalam perkembangannya satu individu berhenti mengada dan yang lain muncul menggantikannya.

Garis batas antara materi hidup dan tidak hidup, antara tumbuhan dan hewan, antara reptil dan mamalia, tidaklah ditarik demikian tegas seperti yang mungkin dikira orang. Virus, misalnya, membentuk satu kelas yang tidak dapat disebut hidup, kalau memakai pemahaman kita tentang hidup itu, tapi mereka jelas memiliki beberapa ciri pokok kehidupan.

Seperti yang dinyatakan Ralph Buchsbaum:

“Virus adalah jenis protein terbesar yang pernah kita kenal, dan beberapa di antaranya telah terbentuk dalam bentuk kristalin murni. Bahkan setelah kristalisasi yang berulang-ulang, satu perlakuan yang tidak memungkinkan zat hidup untuk terus bertahan, virus kembali meneruskan aktivitasnya dan berkembang biak setelah ditempatkan kembali pada kondisi yang menguntungkannya. Walaupun belum ada yang berhasil membiakkan virus di luar materi hidup, jelas bahwa virus membantu menjembatani jurang yang tadinya dipikir ada di antara benda hidup dan tak hidup. Kita tidak lagi dapat mengatakan bahwa ada satu pembedaan yang tajam dan misterius antara yang hidup dan yang tidak hidup, tapi kelihatannya ada semacam transisi gradual di dalam kompleksitas.

“Jika kita membayangkan bahwa zat-zat pertama yang sanggup membiakkan diri sendiri adalah sesuatu yang mirip dengan virus, tidaklah sulit untuk menganggap bahwa satu agregasi dari protein-protein mirip virus dapat membawa kita pada perkembangan organisme mirip bakteri yang lebih besar, yang independen, yang menghasilkan makanan mereka sendiri dari zat-zat yang sederhana, dan menggunakan enerji dari matahari.



“Tingkatan organisasi semacam itu dapatlah dibandingkan dengan bentuk-bentuk masa kini seperti bakteri independen, yang beberapa di antaranya menjalankan fotosintesis tanpa klorofil, melainkan menggunakan berbagai pigmen hijau atau ungu. Yang lain mendayagunakan enerji yang diserap dari oksidasi nitrogen, sulfur atau besi. Bakteri-bakteri ini, misalnya, dapat mengoksidasi amonia menjadi nitrat, atau hidrogen sulfida menjadi sulfat, dengan pelepasan enerji yang dapat mereka gunakan untuk membentuk karbohidrat.”

Interval yang relatif singkat antara pembentukan planet dan pendinginan permukaan keraknya bermakna bahwa kemunculan kehidupan terjadi pada waktu yang sangat singkat pula. Stephen J. Gould menjelaskan bahwa “kehidupan, sekalipun sangat rumit, boleh jadi muncul dengan cepat, secepat dimungkinkan.” Fosil mikro yang berasal dari 3,4 milyar tahun lalu, seperti diharapkan, adalah sel-sel prokariotik – sel yang tidak mengandung inti sel (metanogen, bakteri, dan ganggang biru-hijau). Mereka dianggap sebagai bentuk kehidupan yang paling sederhana di bumi, sekalipun pada waktu inipun telah terdapat keragaman. Yang berarti bahwa antara 3,5 dan 3,8 milyar tahun lalu nenek-moyang semua mahluk muncul, bersama dengan bentuk-bentuk kehidupan lain yang kini telah punah.

Kalaupun ada, jumlah molekul oksigen di atmosfir masih teramat sedikit pada masa ini. Organisme yang ada saat itu tidak membutuhkan oksigen – sesungguhnya oksigen justru akan membunuh mereka. Mereka tumbuh dengan mengoksidasi hidrogen dan mereduksi karbon dioksida menjadi metana. Telah diajukan kemungkinan bahwa organisme-organisme ini mirip dengan sel-sel eosit yang kini menghuni kolam-kolam lava panas di puncak gunung-gunung berapi.  Mereka mendapat enerji bukan dari oksigen melainkan dari pengubahan sulfur menjadi hidrogen sulfida. “Kita dapat membayangkan,” tulis Richard Dickerson, “bahwa sebelum sel-sel hidup ber-evolusi, lautan purba dipenuhi dengan droplet-droplet yang memiliki susunan kimia khusus yang bertahan untuk waktu yang lama sebelum mereka menghilang

Karena kurangnya bukti-bukti dalam bentuk fosil, perlulah kita memeriksa organisasi dari sel modern untuk dapat mencari asal-usul mereka. Agar bentuk kehidupan yang paling sederhana dapat bereproduksi, satu aparatus genetik yang mengandung asam nukleat haruslah hadir. Jika sel adalah unit dasar kehidupan, kita dapat hampir-hampir memastikan bahwa organisme asalnya mengandung asam nukleat atau polimer yang mirip dengannya. Bakteri, misalnya, tersusun dari satu sel tunggal dan sangat boleh jadi merupakan prototipe dari semua sel hidup.

Reproduksi adalah satu unsur yang hakiki dari kehidupan. Ketika pembelahan sel terjadi, satu himpunan sel-sel anak yang identik dihasilkan. Mekanisme untuk duplikasi ini, untuk membuat molekul protein baru yang memiliki susunan yang persis sama dengan sel induknya, disimpan dalam asam nukleat. Molekul-molekul ini bersifat unik dalam makna bahwa hanya mereka sendirilah, dengan bantuan dari beberapa enzim tertentu, yang sanggup mereproduksi diri mereka secara langsung. DNA (deoxyribonucleic acid) membawa semua informasi yang diperlukan untuk mengarahkan satu sintesa protein-protein baru. Namun, DNA tidak dapat langsung melakukan itu, tapi bekerja sebagai sebuah “master copy” yang disalin berulang-ulang ke dalam m-RNA (messenger-ribonucleic acid), m-RNA inilah yang membawa informasi tentang urutan itu pada sistem yang sedang bersintesa. Ini dikenal sebagai kode genetik. Asam nukleat tidak dapat bereplikasi tanpa enzim, dan enzim tidak dapat dibuat tanpa asam nukleat. Mereka pasti berkembang secara paralel. Sangat mungkin bahwa dalam “sup” purba itu, yang terdiri dari banyak unsur, telah terdapat sejenis RNA yang juga merupakan enzim, yang berkembang berdasarkan seleksi alam. Enzim-RNA ini bergabung untuk membentuk sebuah heliks, dan menjadi basis bagi terbentuknya RNA yang sanggup mereplikasi dirinya sendiri. Replikasi genetiknya bukannya tanpa kemungkinan kesalahan. Pada bakteri E. coli, tingkat kesalahan ini adalah satu setiap 10 juta salinan basa. Selama jutaan generasi, kesalahan-kesalahan macam ini – mutasi – mungkin hanya memiliki efek yang kecil saja, tapi sebaliknya, dapat juga menyebabkan perubahan yang mendasar dalam organisme tersebut, dan berdasarkan seleksi alam, akan membawa kita pada pembentukan sebuah spesies baru.

Tahapan berikutnya dari evolusi organik adalah perkembangan dari polimer-polimer lain – kombinasi dari molekul – yang digabungkan menjadi satu. Satu struktur diperlukan untuk membungkus molekul-molekul: sebuah membran sel yang semipermiabel [dapat ditembus oleh cairan dengan kekentalan tertentu saja]. Membran sel adalah struktur yang kompleks, yang berada dalam keadaan persis di perbatasan antara padat dan cair.

Fotosintesis dan Reproduksi Seksual

Seperti yang dapat dilihat dari apa yang telah terjadi, evolusi dari sebuah sel adalah satu tahap yang terhitung maju dari evolusi organik. Sejalan dengan semakin habisnya komponen yang terkandung dalam sup biotik, menjadi semakin perlu untuk mengembangkan satu material organik yang larut dalam air dari atmosfir. Dari fermentasi [peragian], bentuk metabolisme yang lebih sederhana tapi kurang efisien, langkah berikutnya adalah fotosintesis. Molekul klorofil yang khusus telah dikembangkan. Molekul ini memungkinkan organisme hidup untuk menangkap enerji surya untuk keperluan sistesis molekul organik. Para pelaku fotosintesis yang pertama melemparkan dirinya jauh-jauh dari kompetisi untuk memperebutkan molekul berenerji tinggi yang jumlahnya semakin berkurang itu, dan menetapkan diri mereka sebagai produser-produser primer. Sekali proses fotosintesis tercapai, masa depan bagi kehidupan terjamin sudah. Segera setelah ia muncul dan menghasilkan cukup oksigen, pernafasanpun dimungkinkan. Sejalan dengan hukum seleksi alam, sekali fotosintesis dimulai, ia meninggalkan bekasnya pada semua mahluk hidup yang muncul sesudahnya, dan ia terbukti demikian sukses sehingga ia kemudian sanggup menghapuskan keberadaan semua bentuk kehidupan yang mendahuluinya.

Perkembangan ini merupakan satu lompatan kualitatif. Evolusi yang terjadi berikutnya menuju bentuk-bentuk yang lebih kompleks adalah sebuah proses berkepanjangan yang akhirnya akan melahirkan satu cabang kehidupan yang baru, sel yang berinti. Pada puncak pohon evolusi eukariotik, beberapa cabang muncul secara bersamaan, seperti tumbuhan, hewan dan jamur. Menurut ahli biologi molekuler Amerika, Mitchell Sogin, jumlah oksigen mempengaruhi kecepatan evolusi. Komposisi dari batuan purba menunjukkan bahwa oksigen di atmosfir bertambah dalam tahapan-tahapan yang saling dapat dibedakan, yang dipisahkan oleh masa-masa stabilitas yang berlangsung untuk waktu yang lama. Beberapa ahli biologi percaya bahwa ledakan kehidupan boleh jadi dipicu oleh oksigen ketika jumlahnya mencapai tingkatan tertentu.



Sel berinti – eukariota – telah dengan sempurna beradaptasi terhadap oksigen dan menunjukkan variasi yang kecil saja di antara mereka. Kemunculan dari bentuk kehidupan baru yang revolusioner ini mengijinkan reproduksi seksual yang maju, yang pada gilirannya, mempercepat laju evolusi. Sementara prokariota terdiri dari hanya dua kelompok organisme, bakteria dan ganggang biru-hijau (yang terakhir disebut ini menghasilkan oksigen melalui fotosintesis), eukariota terdiri dari segala tumbuhan hijau, semua hewan dan jamur. Reproduksi seksual merupakan satu lompatan kualitatif besar ke depan. Hal ini menuntut dibungkusnya semua material genetik di dalam inti sel. Reproduksi seksual juga memungkinkan percampuran gen antara dua sel, peluang variasinya menjadi jauh lebih besar. Dalam reproduksi, kromosom dari sel-sel eukariotik bergabung untuk menghasilkan sel-sel baru. Seleksi alam berfungsi untuk memelihara variasi genetik yang menguntungkan di dalam pool genetik.

Salah satu aspek kunci kehidupan adalah reproduksi. Semua hewan dan tumbuhan memiliki struktur dasar yang sama. Reproduksi dan pelanjutan ciri-ciri induk (hereditas) terjadi melalui persatuan sel-sel seksual, telur dan sperma. Material genetik DNA yang merupakan saluran bagi peralihan ciri-ciri bentuk kehidupan dari satu generasi ke generasi yang berikutnya terkandung di dalam inti dari setiap sel. Struktur sel yang terbentuk dari sitoplasma juga mengandung sejumlah miniatur organ yang disebut organela. Struktur internal dari organela adalah identik dengan berbagai tipe bakteria, yang kelihatannya merupakan bukti bahwa komposisi dari sel hewan dan tumbuhan adalah hasil dari penggabungan organ-organ yang tadinya independen ini, yang memiliki DNA-nya sendiri, untuk membuat satu badan kooperatif yang lebih besar. Di tahun 1970-an mikrotubula ditemukan. Ini adalah batang-batang protein yang mengisi setiap sel dalam tubuh seperti sebuah kerangka internal. “Kerangka” internal ini memberi bentuk pada sel dan nampaknya memainkan peran dalam perputaran protein dan produk-produk plasma. Kemajuan dari eukariotik atau sel berinti merupakan satu revolusi biologis yang terjadi sekitar 1.500 juta tahun yang lalu.

Dari pembelahan dan penyatuan aseksual muncullah reproduksi seksual. Kemajuan semacam itu berguna untuk mencampur material hereditas dari dua individu, sehingga keturunannya akan berbeda dari induknya. Ini menyediakan satu variasi di mana seleksi alam dapat bekerja. Dalam tiap sel hewan dan tumbuhan DNA diatur dalam pasangan-pasangan kromosom dalam inti sel. Kromosom-kromosom ini membawa gen-gen yang menentukan ciri-ciri sebuah individu. Keturunan yang baru, sambil mengkombinasikan ciri-ciri dari kedua induknya, sangatlah berbeda dari keduanya. Nampaknya asal-muasal reproduksi seksual berhubungan dengan tata kerja organisme primitif yang saling menelan satu dengan lainnya. Material genetik dari dua individu disatukan menghasilkan satu organisme dengan dua set kromosom. Organisme yang sudah berukuran lebih besar ini lalu terbelah menjadi dua bagian dengan jumlah kromosom yang tepat. Kromosom tunggal dan berpasangan sama-sama hadir, tapi sejalan dengan berlalunya waktu kondisi yang berpasangan menjadi cara mengada yang normal bagi tumbuhan dan hewan. Ini merupakan basis bagi evolusi organisme multiselular.

Pada sekitar 700-680 juta tahun lalu, metazoa pertama muncul. Ia adalah organisme multiselular yang kompleks, yang membutuhkan oksigen untuk pertumbuhannya. Selama masa-masa itu jumlah oksigen dalam atmosfir bertambah dengan konstan, dan mencapai tingkatan seperti saat ini pada 140 juta tahun yang lalu. Proses yang bekerja dalam evolusi memiliki ciri yang sangat dialektik, di mana masa-masa perubahan kuantitatif yang bertahap disela oleh ledakan-ledakan mendadak. Masa-masa seperti itu terjadi sekitar 570 juta tahun lalu.

Ledakan Kambrian

Dibutuhkan satu upaya imajinasi yang agak keras untuk mengingat betapa masih barunya gejala munculnya bentuk-bentuk kehidupan yang kompleks di bumi ini. Bayangkanlah sebuah dunia di mana bumi berisi batuan yang tandus dan terus menerus dikikis angin, di mana bentuk kehidupan yang paling kompleks adalah ganggang dan buih-buih di kolam-kolam. Ini adalah situasi yang terjadi pada sebagian besar sejarah bumi. Selama ribuan juta tahun perkembangan kehidupan berjalan dengan statis. Lalu, mendadak, dunia yang mandeg ini tiba-tiba meledak dalam salah satu ledakan yang paling dramatis dalam sejarah kehidupan di bumi. Catatan fosil kini menunjukan satu perkembangbiakan yang luar biasa dari berbagai bentuk kehidupan. Kemunculan hewan-hewan bercangkang dan berkerangka telah memungkinkan dipeliharanya catatan tentang masa-masa ini dalam loh-loh batu. Ledakan dalam bentuk-bentuk baru kehidupan di lautan telah disejajarkan dengan kepunahan massal dari stromatolit yang lebih purba, yang sebelumnya merupakan bentuk kehidupan yang dominan di masa Proterozoik. Kemunculan berbagai jenis mahluk bersel banyak mengubah wajah bumi untuk selamanya.

”Mungkin hal yang paling mengagumkan (dan juga yang paling mengejutkan) tentang catatan fosil ini adalah permulaannya,” tulis F. H. T. Rhodes. “Fosil baru muncul dalam jumlah yang cukup banyak dalam batuan dari masa Kambrian Muda, yang didepositkan sekitar 600 juta tahun lalu. Batuan yang dari masa lebih tua (Pra-Kambrian) hampir-hampir tidak mengandung fosil sama sekali, sekalipun beberapa jejak organisme purba telah dicatat daripadanya. Perbedaan antara kedua kelompok batuan ini adalah sebesar apa yang ditunjukkan hal ini: seorang paleontologis boleh menyelidiki satu lapisan Pra-Kambrium yang nampak menjanjikan selama hidupnya dan tetap tidak menemukan sesuatupun (banyak yang telah melakukan hal ini); tapi sekali ia naik ke masa Kambrian, datanglah fosil-fosil itu – dalam berbagai bentuknya, terawat dengan baik, terdapat di seluruh dunia, dan sangat jamak. Inilah ciri pertama dari fosil paling tua yang jamak terdapat, dan mereka merupakan kejutan bagi semua evolusionis. Karena, bukannya muncul secara bertahap [gradual], dengan perkembangan dan urutan yang tampak tertata rapi – mereka justru datang dalam jumlah yang tampak seperti sebuah ledakan geologis.”

Sekalipun ia sangat jenius, Darwin tidak pernah berhasil mendamaikan dirinya dengan fakta tentang ledakan Kambrian. Ia berpegang pada pandangan gradualisnya tentang evolusi, dan berasumsi bahwa lompatan mendadak ini hanyalah penampakannya saja, dan berasal dari ketidaklengkapan dalam catatan fosil yang telah digali. Di tahun-tahun terakhir, penemuan-penemuan baru yang mengejutkan dalam paleontologi telah membawa kita pada satu revisi besar-besaran atas interpretasi tentang evolusi. Ide lama tentang proses perubahan gradual yang berlangsung mulus telah mendapat tantangan, secara khusus dari Stephen Jay Gould, yang penyelidikannya terhadap catatan fosil dari Burgess Shale (satu lokasi fosil penting di British Columbia) telah mengubah wajah paleontologi.

Kehidupan berkembang, bukan dalam garis kemajuan yang lurus dan mulus, melainkan melalui proses yang dengan tepat digambarkan oleh Stephen Jay Gould sebagai kesetimbangan terputus, di mana masa-masa panjang stabilitas disela oleh masa-masa perubahan yang mendadak dan penuh gejolak, yang dicirikan oleh kepunahan massal berbagai spesies. Selama 500 juta tahun, garis batas masa-masa geologis ditandai oleh gejolak-gejolak mendadak semacam itu, di mana hilangnya beberapa spesies menyiapkan jalan bagi berkembangbiaknya spesies yang lain. Ini adalah proses biologis yang setara dengan proses geologis yang membentuk pegunungan dan pergeseran benua. Ia sama sekali tidak memiliki kemiripan dengan karikatur vulgar tentang evolusi, yang menggambarkan evolusi sebagai satu proses sederhana yang berisi perubahan dan adaptasi yang gradual.

Menurut teori klasik Darwin kemunculan molekul kompleks pertama haruslah didahului oleh satu masa panjang perubahan progresif yang lambat, yang berpuncak pada “ledakan Kambrian” 500 juta tahun lalu. Namun, penyelidikan mutakhir menunjukkan bahwa bukan demikian halnya. Penyelidikan Gould dan yang lain-lain menunjukkan bahwa sepanjang dua-pertiga dari sejarah kehidupan di bumi – hampir 2,5 milyar tahun – kehidupan tinggal terisolasi pada tingkatan kompleksitas terendah yang pernah tercatat, sel prokariotik, dan tidak pernah bergeser dari situ. “700 juta tahun kemudian adalah masa bagi sel-sel eukariotik yang lebih besar dan jauh lebih rumit, tapi tidak ada agregasi menuju bentuk kehidupan hewani yang multiselular. Lalu, dalam 100 juta tahun, sekejap mata saja bagi geologi, tiga fauna yang demikian berbeda – dari Ediakara, ke Tommotian, ke Burgess. Sejak itu, lebih dari 500 juta tahun yang berisi kisah-kisah menakjubkan, kemenangan dan tragedi, tapi tidak ada filum, atau rancangan anatomik dasar baru yang ditambahkan pada apa yang telah ada pada lapisan Burgess.”

Dengan kata lain, kemunculan dari organisme multiselular yang kompleks, basis dari segala bentuk kehidupan yang kita kenal sekarang, tidaklah muncul dari akumulasi perubahan adaptif yang lambat, gradual, dan “evolusioner”, tapi dari lompatan kualitatif yang berlangsung mendadak. Ini adalah revolusi biologis yang amat mengagumkan, di mana, “dalam waktu geologis yang sekejap,  dekat dengan awal masa Kambrian, hampir semua filum modern membuat kemunculan mereka yang pertama, bersama dengan jajaran, yang lebih besar lagi, eksperimen anatomis yang tidak lagi bertahan hidup lama sesudahnya.” Selama masa-masa Kambrian, sembilan filum (unit dasar dari pembedaan kerajaan hewan) dari invertebrata air muncul untuk pertama kalinya, termasuk protozoa, coelenterata (ubur-ubur, animon laut), spon, moluska dan trilobit. Dibutuhkan waktu 120 juta tahun untuk evolusi seluruh filum vertebrata. Di pihak lain, kita melihat kepunahan yang cepat dari stromatolit, yang telah menjadi bentuk kehidupan yang dominan selama 2 milyar tahun sebelumnya.

“Hewan multiselular modern pertama kali membuat kemunculannya yang tanpa tanding itu dalam catatan fosil dari sekitar 570 juta tahun yang lalu – dan dengan sebuah ledakan, bukan dalam crescendo yang berkepanjangan. ‘Ledakan Kambrian’ ini menandai lahirnya (setidaknya menurut bukti-bukti langsung) semua kelompok besar hewan modern – semua terjadi dalam jangka waktu yang amat singkat, menurut skala geologi, yang hanya mencakup beberapa juta tahun.”

Tumbuhan dan Hewan

Selama masa Kambrian dan Ordovisian – 570-440 juta tahun lalu – terjadilah satu peningkatan yang mengagumkan atas jumlah graptolit dan trilobit, dan pertumbuhan keragaman dalam spesies mahluk air di seluruh dunia, termasuk kemunculan ikan-ikan yang pertama. Ini adalah hasil dari perluasan yang ekstensif atas permukaan dasar laut, terutama Samudera Iapetus.  Selama masa Silurian (440-400 juta tahun lalu) pencairan es menyebabkan peningkatan yang berarti pada ketinggian permukaan air laut. Laut dangkal yang menutupi sebagian besar Asia, Eropa dan Amerika Utara bukanlah satu halangan serius bagi migrasi berbagai spesies, dan, bukan kebetulan, masa-masa ini adalah masa di mana transgresi mahluk air berlangsung pada tingkatan yang maksimum.

Sampai waktu ini terdapat satu distribusi benua yang agak aneh. Benua-benua di selatan terkumpul dengan agak longgar untuk membentuk proto-Gondwanaland (Afrika, Amerika Selatan, Antartika, Australia, India), tapi Amerika Utara, Eropa dan Asia saling terpisah. Ada satu samudera proto-Atlantik (Iapetus) antara Eropa dan Amerika Utara, dan Kutub Selatan terletak di satu tempat di Afrika Barat Laut. Kemudian berbagai benua itu bergeser dan bersatu untuk membentuk satu super-benua tunggal – Pangaea. Proses ini dimulai 380 juta tahun lalu, ketika Samudera Iapetus lenyap, menghasilkan satu penciptaan sabuk pegunungan Kaledonia-Appalasia. Peristiwa ini dihasilkan dalam benturan Baltik dengan Kanada, yang menyatukan Eropa dengan Amerika Utara. Pada waktu itu, konvergensi yang terus berlangsung menyebabkan sudut barat laut dari Gondwanaland membentur Amerika Utara, menghasilkan satu massa-daratan yang semi-kontinyu, di mana semua benua disatukan.

Peningkatan area daratan yang demikian masif itu menghasilkan satu lompatan revolusioner dalam evolusi kehidupan itu sendiri. Untuk pertama kalinya, satu bentuk kehidupan mencoba untuk bergerak dari laut ke darat, pada garis pantainya. Amfibi dan tumbuhan darat pertama muncullah. Inilah titik awal dari pertumbuhan eksplosif dari kehidupan hewan dan tumbuhan. Masa ini ditandai dengan lenyapnya lingkungan laut-laut dangkal, dan sebagai akibatnya, kepunahan massal atau penurunan tajam dari banyak spesies air. Jelas, perubahan lingkungan memaksa beberapa spesies untuk bergerak dari daerah pantai lebih jauh ke darat, atau mati. Beberapa di antaranya berhasil, yang lain gagal. Mayoritas besar organisme air yang beradaptasi untuk hidup dalam cangkang dan tepian laut dangkal jatuh pada kepunahan. Amfibi akhirnya melahirkan reptil. Tumbuhan-tumbuhan darat yang pertama mengalami ledakan pertumbuhan, menghasilkan hutan-hutan raksasa yang mencapai ketinggian 30 meter. Banyak dari deposit batubara yang sekarang ini digali orang mendapati asal-usulnya dari masa ini, sebagai hasil dari akumulasi sampah selama jutaan tahun, yang membusuk di permukaan hutan prasejarah ini.

Logika formal mendekati dunia alam dengan sebuah ultimatum – atau ini… atau itu. Satu hal adalah atau hidup atau mati; satu organisme adalah atau tumbuhan atau hewan, dan seterusnya. Sesungguhnya, keadaannya tidaklah semudah ini.

Keragaman dalam kehidupan multiselular menyajikan satu lompatan kualitatif yang lain dalam evolusi kehidupan. Perubahan dari organisme bertubuh lunak menuju organisme yang memiliki cangkang mineral yang keras, seperti yang tercatat dalam lapisan Burgess-Shale, merupakan satu perkembangan dari organisme yang lebih tinggi. Zat-zat tertentu seperti garam dan kalsium menembus struktur sel dan otot dari mahluk-mahluk laut, yang kemudian membuat mahluk-mahluk itu harus mengeluarkannya. Di dalam sel, organela yang berurusan dengan metabolisme atau enerji, mitokondria, menyerap kalsium dan fosfat dan mengeluarkannya sebagai kalsium fosfat. Mineral ini dapat ditumpuk di dalam sel atau dipergunakan untuk membangun satu kerangka, baik yang internal maupun yang eksternal.

Pertumbuhan dari kerangka biasanya terjadi melalui penumpukan kristal mineral ke atas protein berpori, yang dikenal sebagai kolagen. Kolagen, yang merupakan sepertiga dari seluruh protein dalam tubuh mahluk bertulang belakang, hanya dapat terbentuk jika ada oksigen bebas. Langkah pertama ke arah vertebrata kelihatannya adalah munculnya Pikaia, suatu mahluk seperti ikan yang tercatat di Burgess-Shale. Cumi-cumi laut kelihatannya juga merupakan satu rantai evolusioner antara hewan-hewan yang tinggal di permukaan dasar laut yang mengambil makanannya dari penyaringan bahan makanan, dan ikan yang dapat berenang dengan bebas. Ikan-ikan ini (ostracoderma) dilingkupi dengan sisik yang mirip cangkang, tanpa gigi atau rahang. Lompatan evolusioner dalam masa Silurian ini menghasilkan vertebrata yang pertama.

Di dalam masa inilah (140 juta tahun lalu) rahang pertama ber-evolusi dari insang depan, yang memungkinkan perburuan hewan lain sebagai ganti penyedotan bahan makan dari permukaan dasar laut.

“Ikan-ikan pertama tidak memiliki rahang,” kata Gould. “Bagaimana alat yang demikian rumit ini, yang terdiri dari tulang-tulang kecil yang saling berantai ini, muncul dari ketiadaan? ‘Dari ketiadaan’ ini ternyata hanyalah ilusi. Tulang-tulang itu sudah ada pada nenek moyang mereka, tapi kegunaannya sangat berbeda – tulang-tulang itu menyokong insang yang terletak persis di belakang mulut. Mereka dirancang dengan sangat baiknya untuk kegunaan pernafasan, sehingga mereka terpilih oleh alam untuk keperluan ini saja dan sama sekali tidak sadar akan kemungkinan fungsinya di masa depan. Dari sudut pandang masa kini, tulang-tulang itu kelihatannya sungguh-sungguh di-praadaptasi untuk menjadi rahang. Alat yang rumit ini telah disusun sedemikian rupa, tapi ia masih digunakan untuk bernafas, bukannya untuk makan”

“Mirip dengan itu, bagaimana mungkin sirip ikan dapat menjadi tungkai untuk berjalan di darat? Kebanyakan ikan membangun sirip mereka dari tulang-tulang paralel yang ramping, yang tidak sanggup menyangga berat hewan itu di darat. Tapi satu kelompok yang aneh yang hidup di dasar air tawar – nenek moyang kita – mengevolusikan satu sumbu sentral yang kuat dan hanya beberapa tulang yang menonjol. Ia telah dipraadaptasi dengan mengagumkan untuk menjadi kaki di darat kelak, tapi sebetulnya ia telah dievolusikan khusus untuk keperluannya sendiri di bawah air – kelihatannya untuk dapat bergerak dengan kelokan-kelokan tajam di permukaan dasar air.

“Pendeknya, prisip praadaptasi sebetulnya hanya menyatakan bahwa sebuah struktur dapat berubah fungsi secara radikal tanpa banyak berubah bentuknya. Kita dapat menjembatani jurang langkah antara dengan mengajukan argumen bahwa mahluk-mahluk menjaga fungsi-fungsi lama dari strukturnya sambil mengembangkan fungsi-fungsi baru untuk struktur itu.”

Eusthenopteron memiliki sirip yang berotot, dan paru-paru, di samping memiliki pula insang. Selama masa-masa kering ikan-ikan ini keluar dari kolam-kolam untuk bernafas menggunakan paru-paru mereka. Banyak amfibi dari jaman Karbon menghabiskan waktunya di darat, tapi kembali ke air untuk meletakkan telur-telur mereka. Dari sana, lompatan evolusionernya terjadi ke arah reptilia, yang menghabiskan seluruh waktunya di darat dan meletakkan telur dalam jumlah lebih sedikit, yang dibungkus dalam cangkang kalsium karbonat.

Engels menulis:

“Sejak saat kita menerima teori evolusi, semua konsep kita tentang kehidupan organik hanya bersesuaian dengan pendekatan terhadap realitas. Jika tidak demikian, maka tidak akan ada perubahan. Pada saat konsepsi dan realitas sungguh-sungguh bersesuaian dalam dunia organik, perkembangan akan terhenti. Konsepsi tentang ikan mencakup mahluk yang hidup di air dan bernafas melalui insang: bagaimana Anda dapat bergerak dari ikan menuju ke amfibia tanpa terlebih dahulu menghancurkan konsep ini? Dan konsep itupun sesungguhnya telah dipatahkan, karena kita sekarang mengenal serangkaian jenis ikan yang telah mengembangkan kelenjar udaranya lebih jauh, menjadi paru-paru, dan dapat bernafas di darat. Bagaimana, tanpa membawa salah satu atau kedua konsep ke dalam konflik dengan realitas, Anda akan dapat bergerak dari reptil yang bertelur menuju mamalia, yang melahirkan anak-anaknya? Dan pada kenyataannya kita melihat dalam kelas monotremata satu sub-kelas mamalia yang bertelur – di tahun 1843 saya melihat telur cocor bebek [platypus] di Manchester dan melihat pula orang-orang picik berotak sempit yang mentertawakan kebodohan itu – mana ada mamalia yang bertelur – dan kini hal itu telah terbukti benar!”

Kepunahan Massal

Garis batas Paleozoikum-Mesozoikum (250 juta tahun lalu) merupakan masa kepunahan massal terbesar dalam sejarah yang tercatat dalam bentuk fosil. Invertebrata air, khususnya, sangatlah terpengaruh. Satu grup besar punah seluruhnya, termasuk trilobit yang telah mendominasi lautan selama jutaan tahun. Kehidupan tumbuhan tidak terpengaruh terlalu serius tapi sekitar 75% amfibi dan lebih dari 80% familia reptil lenyap. Pada saat ini, diperkirakan bahwa empat atau lima familia lenyap setiap sejuta tahun. Tapi pada akhir jaman Paleozoikum, kita melihat lenyapnya 75-90% dari spesies yang ada di muka bumi. Melalui peristiwa-peritiwa penuh gejolak seperti inilah evolusi bergulir. Walau demikian, proses kepunahan massal ini tidaklah merupakan satu langkah mundur dalam evolusi kehidupan. Sebaliknya, persis masa-masa inilah yang menyiapkan satu langkah dahsyat ke muka dalam perkembangan kehidupan di bumi. Ruang kosong yang ditinggalkan oleh lenyapnya beberapa spesies memberikan kesempatan pada spesies yang lain untuk bangkit, berkembang biak dan mendominasi bumi.



Faktor yang mempengaruhi penyebaran, keragaman dan kepunahan bentuk-bentuk kehidupan memiliki variasi yang tak terbatas. Lebih jauh lagi, mereka semua saling terhubung secara dialektik. Pergeseran benua itu sendiri menyebabkan perubahan dalam posisi terhadap lintang bumi, dan dengan demikian terhadap iklimnya. Variasi dalam iklim akan menghasilkan lingkungan yang lebih atau kurang menguntungkan bagi berbagai organisme. Toleransi terhadap fluktuasi suhu dan iklim adalah faktor kunci dalam proses ini, yang melahirkan berbagai diversifikasi. Kita lihat bahwa tingkat keragaman biasanya meningkat semakin kita dekat ke katulistiwa.

Pecahnya benua-benua, pemisahan dan tumburan di antara mereka, semua faktor ini mengubah kondisi yang semula mengijinkan satu spesies untuk berkembang, mengisolasi satu kelompok dari kelompok lainnya. Isolasi fisik menghasilkan variasi adaptif yang baru, yang mencerminkan perubahan dalam lingkungan hidupnya. Fragmentasi benua-benua dengan demikian cenderung meningkatkan keragaman bentuk-bentuk kehidupan. Kanguru hanya bertahan hidup di Australia karena benua itu pagi-pagi sudah terisolasi, sebelum bangkitnya mamalia yang telah menyebabkan kepunahan marsupialia besar di benua-benua lain. Mirip dengan itu, penghancuran samudera menghasilkan kepunahan massal dari banyak spesies air, namun pada saat yang sama menghasilkan kondisi untuk perkembangan tumbuhan dan hewan-hewan darat baru, seperti yang telah terjadi pada kasus terbentunya massa-daratan Pangaea. Kematian dan kelahiran terhubung secara tak terpisahkan dalam rantai perkembangan evolusioner, di mana kepunahan massal dari satu spesies merupakan prasyarat bagi kemunculan dan perkembangan dari spesies-spesies baru yang lebih maju dan lebih siap untuk menangani kondisi yang telah berubah itu.



Sudah mulai terlihatkah keselarasannya dengan kitab kejadian? Ya! saya bisa melihatnya.. begitu juga anda…(BERSAMBUNG…)

Daftar pustaka.

[i] Asimov, New Guide to Science, p. 592.

[ii] A. I. Oparin. The Origin of Life on Earth, pp. xii dan 230-1.

[iii] J. D. Bernal, The Origin of Life, p. xv.

[iv] Engels, Dialectics of Nature, p. 13.

[v] J. B. S. Haldane, The Rationalist Annual, 1929.

[vi] Engels, op. cit., p. 16.

[vii] Scientific American, 239 (1978).

[viii] Oparin, op. cit., p. 2.

[ix] Bernal, op. cit., p. 26.

[x] Engels, Dialectics of Nature, p. 282.

[xi] R. Buchsbaum, Animals Without Backbone, Vol. 1, p. 12.

[xii] S. J. Gould, The Panda’s Thumb, p. 181.

[xiii] Scientific American, 239 (1978).

[xiv] Dikutip dalam R. Lewin, Complexity, Life at the Edge of Chaos, p. 51.

[xv] F. H. T. Rhodes, The Evolution of Life, pp. 77-8.

[xvi] Gould, Wonderful Life, pp. 60, 64 dan 23-4.

[xvii] Gould, Ever Since Darwin, p. 14.

[xviii] Gould, op. cit., p. 54.

[xix] Engels, Anti-Dühring, pp. 26-7.

[xx] Rhodes, op. cit., pp. 138-9.

[xxi] Gould, Ever Since Darwin, pp. 107-8.

[xxii] MESC, Engels to Schmidt March, 12 1895.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Awan Tag

%d blogger menyukai ini: