Skip navigation

Dulu, ini adalah pertanyaan saya dari SMU yang saya bahkan tanyakan ke dosen2 saya di kuliah,

“Jika sel2 yang kecil bisa berkembang dengan endosimbiosis dan invaginasi membentuk kloroplas, mitokondria, dan membentuk inti sel, retikulum endoplasma, dan badan Golgi, bagaimana pada akhirnya sel2 ini berkembang lagi di masa depan? Bertambah besar? Membentuk sistem nukleus yang kompleks? Atau menarik atau membentuk organel yang baru?”

Bertanya ke bu Dr. Dea Indriani Astuti (dosen mikrobiologi SITH ITB), beliau menjawab bahwa kondisi saat ini sudah ideal. Organel2nya sudah mendukung semua, lalu soal ukuran… dengan analogi saya seperti pixel pada komputer, ukurannya sudah sangat pas untuk saat ini; tidak terlalu besar atau kecil.

Tapi jujur saya masih belum puas (baca: masih menduga2). Sejak Alm. Bu Yanti Rafliyanti mengajarkan teori endosimbiosis pertama kali di SMU pada tahun 2006 dulu, saya dengan kemampuan Adobe Photoshop saya pun membuat prediksi seperti gambar di bawah ini…

Cellular Evolution

Skema hipotetikal perkembangan dari organisme prokariot, eukariot, dan neokariot (dibuat 31 Juli 2006, diberi watermark 02 Februari 2014).

Untuk saat ini, kita pastinya mengenal prokariot dan eukariot saja pastinya kan? Prokariot adalah organisme tanpa inti sel (Yunani: προ- (pro-) : sebelum, καρυον (karyon) : kacang; cangkang). Sel2 organisme ini tidak memiliki inti sel, dan materi genetik (DNA) akan berkontak langsung dengan sitoplasma. Kemudian akibat proses endosimbiosis, di mana sel prokariot akan dimakan oleh prokariot yang lebih besar, tetapi tidak termakan tetapi malah terjadi kerjasama yang menguntungkan atau simbiosis antara si prokariot yang kecil di dalam sel dengan si sel prokariot besar yang menjadi inang. Teori ini dijelaskan oleh Konstantin Mereschkowski pada tahun 1905 (papernya dipublikasi tahun 1910). Fenomena ini terlihat dengan adanya membran multilapis pada kloroplas dan mitokondria, yang diduga merupakan kontak sel plastida awal itu dengan sel awal (2 membran), dan dengan sel inang yang sekarang (3 membran total). Kloroplas biasanya terbentuk akibat 1 kali simbiosis (prokariot awal –> dimakan –> simbiosis –> sel tumbuhan). Namun pada alga bisa 2 kali hingga 3 kali simbiosis (prokariot awal –> dimakan –> simbiosis –> sel kompleks I –> dimakan –> simbiosis –> sel kompleks II –> dimakan –> simbiosis –> sel kompleks III) (Chan, et al., 2010). Untuk kloroplas hasil endosimbiosis kedua dan ketiga biasanya memiliki organel mini disebut nukleomorf yang merupakan inti sel vestigial (Chaal, et al., 2005).

Setelah proses sedemikian rupa ini, pada sel2 kompleks yang memiliki organel dengan genom mandiri (kloroplas dan mitokondria), kemudian membentuk inti sel sebagai hasil proses adaptasi yang sumbernya memiliki banyak hipotesis: teori endosimbiosis, teori pembentukan membran inti sebelum endosimbiosis plastida, teori viral eukariogenesis (adanya virus yang masuk) yang diperdebatkan, dan teori pembentukan membran (yang merupakan teori terbaru) (de Roos, 2006). Dengan ini, lahirlah sel eukariot.

Oke… sampai sini, pelajaran “sejarah” dari sel selesai sementara. Hmmm… udah? Gitu aja? Ga ada sel raksasa mutan atau semacamnya ketika evolusi lagi?

Nah! Di sini baru bahasan kita yang asik! Pertanyaan sekarang yang umum: Sel umum apa yang paling besar? Pasti rata2 sudah tahu jawabannya: Sel telur! Ketika sel2 lain ukurannya sekian mikron, sel telur bisa mulai dari 0.01 mm, hingga 30 lebih cm. Kok bisa banyak?? Iya lah… bagian fungsionalnya sih kecil, yang besar itu cangkang sama komponen nutrisinya. Cuma sayang, untuk bahasan di sini, sel telur tidak bisa dibilang sel fungsional somatik, karena sel telur adalah bagian dari kelompok sel gametik.

Terus ada ga sel2 raksasa?? Jawabannya ada…

Mulai dari yang termasuk bakteri deh: Thiomargarita namibiensis.

Sulphide_bacteria_crop

Thiomargarita namibiensis Schulz (1999) – Sumber gambar: Wiki

Ukuran 0.1-0.75 mm. Bakteri jenis ini termasuk kemolitotrofik (suka kimia2 di batu) dengan memanfaatkan nitrat untuk proses transfer elektron, kemudian ia juga mengoksidasi hidrogen sulfida (H2S) menjadi sulfur… membuatnya berkilau. 80% dari sel merupakan vakuola yang berguna untuk menyimpan nitrat (Kalanetra, et al., 2005). Menurut para peneliti, ukuran raksasa ini seharusnya membawa dampak kerugian pada bakteri ini karena luas permukaan yang sedikit dan tidak sebanding dengan ukuran sitoplasma, menyusahkan untuk efisiensi penyerapan nutrisi (Ledford, 2008).

Bahasan selanjutnya, saya akan memberi jeda sedikit dengan bahasan menggunakan gambar saya di atas (gambar pertama): Neokariot saya gambarkan memiliki:

  1. Inti sel yang kompleks, saya dulu mengasumsikan inti2 kecil ini akan terfokus ke koordinasi kerja2 spesifik organel sel.
  2. Organel yang akan membentuk sistem kompleks. Dengan bentuk yang kompleks atau membentuk kesatuan, jarak inter-kompartmen akan mengecil, memudahkan enzim dan metabolisme sel untuk memproduksi metabolit atau protein2. Di kuliah tahun ketiga, ternyata kompleks-multisistem ini dibahas di jurnal Verpoorte, et al. (1998).
  3. Kutub sel tidak lagi 2, tapi bisa lebih… mungkin 4, dengan sentriol yang artinya lebih tersebar dan terkoordinasi untuk membawa sistem genom yang lebih kompleks. Dengan pembelahan menjadi lebih banyak sel, maka reproduksi akan lebih cepat.
  4. Membran sub-seluler untuk menyortir nutrisi lebih kompleks dan melindungi sel.

Baru2 ini, yah… tahun 2013-2014 awal ini ternyata prediksi saya di tahun 2006 itu ada yang benar, ada yang salah, dan ada yang ditambah lagi. Untuk sel tunggal menjadi organisme kompleks, yang diperlukan adalah:

  1. Sistem multinuklei (intinya banyak) yang tersebar di sitoplasma. Fungsi membawa materi genetik yang sama dan akan tersebar ke individu baru setelah reproduksi.
  2. Organel akan terkonfigurasi spesifik ke sitoplasma. Bentuk sel bisa tersegmentasi untuk mendukung kondisi kehidupan organisme.
  3. Sel bisa membelah dengan memecahkan diri, atau membentuk kista. Dari 1 sel, menjadi ratusan individu baru.
  4. Membran sel akan termodifikasi sesuai bentuk sel.

Saya mengamati beberapa sampel makhluk hidup bersel tunggal yang berukuran raksasa untuk menjawab ini: Valonia ventricosa, Xenophyophore, Caulerpa, dan Acetabularia. Dari sini kita akan membagi bentuk sel raksasa ini menjadi 2 tipe: sel raksasa yang benar2 seperti sel, dan sel raksasa menyerupai organisme multiseluler.

Tipe pertama contohnya adalah Valonia ventricosa dan Xenophyophore. Maksudnya seperti sel? Mereka bentuknya bulat atau amuboid tersusun dari sitoplasma dengan organel2 dan inti sel, yang membedakannya adalah mereka punya sistem sel multinuklei, dan mereka bisa memecahkan diri jadi banyak dan membentuk sel2 baru di tempat lain.

Tipe kedua contohnya yang paling jelas adalah Acetabularia. Bentuknya seperti payung… seperti tanaman. Tapi sebenarnya mereka adalah sel tunggal dengan hanya 1 inti sel. Lalu bagaimana mereka bisa memiliki bagian2 yang berbeda dan tersegmen padahal cuma punya 1 inti? Jawabannya ada pada pemanfaatan ekspresi mRNA yang merupakan prekursor ekspresi protein dari gen inti. mRNA bisa mengalir di sitoplasma ke bagian2 yang diperlukan untuk mengekspresikan protein yang sesuai. Metode ini dipakai Acetabularia dalam kehidupannya. Inti sel baru akan memperbanyak diri dan terbawa ke bagian payung untuk tujuan reproduksi sel. Inti2 ini akan memiliki peran seperti spora jamur (Mandoli, 1998).

533px-Acetabularia_mediterranea_life

Acetabularia (Sumber: Wikipedia)

Lalu terakhir ada Caulerpa. Organisme ini juga memiliki struktur yang kompleks, yang membedakannya dengan Acetabularia adalah Caulerpa memiliki nukleus yang banyak (multinukleus) yang tersebar di seluru bagian tubuhnya. Memiliki rhizoid yang merupakan penambat seperti akar, stolon yang seperti batang, dan organ fotosintesis seperti daun. Organisme ini memiliki dinding sel yang kuat dan permukaan yang tipis untuk pertukaran zat. Mampu menyembuhkan diri dari luka dengan menyumbat bagian yang luka. Caulerpa bisa reproduksi dengan fragmentasi atau putusnya bagian tubuh. Metode ini adalah metode aseksual yang umum terjadi, sementara metode seksual jarang terjadi (US Fish & Wildlife Service, 2012).

Caulerpa_taxif_lynn

Caulerpa taxifolia (Sumber: link)

Modifikasi morfologi, modifikasi organel, modifikasi distribusi sitoskeleton (mikrotubulus) untuk mobilisasi intra sel yang lebih efisien, hal ini menunjukkan bahwa sel2 raksasa ini adalah hasil adaptasi evolusi yang unik dan berbeda. Tidak membentuk struktur syncitial (agregat), tapi mengekspansi strukturnya dan modifikasi sistem di dalamnya.

Sekarang… mari kita sedikit berkhayal, sekaligus membayangkan bagaimana kehidupan akhir di bumi nantinya? Setelah 700 juta tahun mendatang, laut di bumi akan mulai menguap akibat meningkatnya aktivitas matahari di fase akhir hidupnya. Hingga mendekati periode 1 miliar tahun lagi, laut akan semakin menguap… menguap ke luar atmosfer atau terionisasi, dan tidak kembali sebagai hujan.

Distribusi kehidupan di bumi itu adalah siklus raksasa. Dimulai dari teori abiogenesis di laut, lahirnya sel purba, sel prokariot, munculnya sel eukariot, pembentukan koloni sel, agregat, lahirnya makhluk multisel, organisme invertebrata, munculnya makhluk vertebrata… ikan… amfibi… reptil… mamalia dan burung. Amfibi, reptil, mamalia, dan burung sudah melewati periode kejayaannya di darat.

Menurut buku Dougal Dixon yang ditulis sekitar tahun 2003, “The Future Is Wild”, dalam 200 juta tahun ke depan, dunia sudah menjadi sangat berbeda. Lichen tumbuh menjadi pohon, invertebrata menguasai darat (cumi2 yang bisa berjalan, keong raksasa yang seperti kelinci), dan ikan menggantikan posisi burung. Yah… cukup gila emang.

Ini artinya bukan tidak mungkin, pada akhirnya kehidupan di bumi akan didominasi makhluk bersel tunggal lagi. Bedanya? Bukan organisme sederhana bersel tunggal… tapi organisme KOMPLEKS bersel tunggal. Organisme yang mungkin menerapkan sistem simbiosis yang kompleks, superoganisme mikro yang menjadi kesatuan raksasa.

Mari kita bawa bukunya Wayne Douglas Barlowe, “Expedition” (1990), menyebutkan sebuah planet tua… Darwin IV yang lautnya sudah hampir menguap seluruhnya, berganti menjadi lautan “hidup” berisi mikroba2 yang membentuk kesatuan, yang disebut menjadi Amoebic Sea. Lautan ini berbentuk substansi jel berisi mikroorganisme tak terhitung yang bekerjasama untuk bertahan hidup, membentuk biofilm raksasa yang menahan sisa air laut di planet itu. Bahkan bisa membentuk tentakel untuk menarik mangsa yang multiseluler dan ukurannya jauh lebih besar dan lebih kompleks.

Screen Shot 2014-03-02 at 8.19.19 AM

Emperor Sea Strider dari bukunya Barlowe, berjalan di atas Amoebic Sea.

Screen Shot 2014-03-02 at 8.24.53 AM

Screen Shot 2014-03-02 at 8.25.20 AM

Hasil observasi probe Newton ke permukaan Amoebic Sea. Jel2 ini menjulur untuk menjerat mangsanya.

Jadi… kadang makhluk bersel tunggal pun ga sekedar menyeramkan secara segi patogenik dan mikro, tapi juga bisa skala makro, dan juga punya sisi keunikan dan keindahan tersendiri.

-AW-

——

Referensi:

Barlowe, WD. (1990). “Expedition.” England: Workman Publishing Company

Chaal, BK., BR. Green (2005). “Protein import pathways in ‘complex’ chloroplasts derived from secondary endosymbiosis involving a red algal ancestor”. Plant Molecular Biology 57(3): 333-342

Chan, CX., D. Bhattacharya (2010). “The Origin of Plastids”. Nature Education 3(9): 84.

de Roos, AD. (2006). “The origin of the eukaryotic cell based on conservation of existing interfaces”. Artificial Life 12(4): 513-323.

Dixon, D. (2003). “The Future Is Wild.” London: Dorling Kindersley

Kalanetra, KM., SB. Joye, NR. Sunseri, DC. Nelson (2005). “Novel vacuolate sulfur bacteria from the Gulf of Mexico reproduce by reproductive division in three dimension.” Environ. Microbiol. 7(9): 1451-1460.

Ledford, H. (2008). “Giant bacterium carries thousands of genomes.” doi: 10.1038/news.2008.806

Mandoli,  DF. (1998). ” Elaboration of Body Plan and Phase Change During Development of Acetabularia: How Is The Complex Architecture of A Giant Unicell Built?” Annual Reviews of  Plant Physiology.  49: 173-198.

Mereschkowski, K. (1910). “Theorie der zwei Plasmaarten als Grundlage der Symbiogenesis, einer neuen Lehre von der Ent-stehung der Organismen.” Biol. Centralbl. 25: 593-604

US Fish & Wildlife Service (2012). “What is Caulerpa, and what is Caulerpa taxifolia?” http://www.fws.gov/stockton/ais/Species%20of%20Interest/Caulerpa.html, diakses 02 Maret 2014

Verpoorte, R., P. van der Heijden, HJG. ten Hoopen, J. Memelink (1998). “”Metabolic Engineering for the Improvement of Plant Secondary Metabolite Production”. Plant Tissue Culture and Biotechnology 4(1): 3-17

Iklan

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

Learning The Blues

Be blue, be smart

Bunny Eats Design

Happy things, tasty food and good design

Cooking in the Archives

Updating Early Modern Recipes (1600-1800) in a Modern Kitchen

sapereaude

Go ahead Universe, ping-pong Me as You please..

Jurnal Amdela

Saya menulis, maka Saya ada.

Mawi Wijna on WordPress

Just another Wijna's weblog

ARief's

just one of my ways to make history

mechacurious

curiosity on mechanical stuff, hobbies, and some more...

TOPGAN ORGANIZATION

TOPGAN organisasi yang turut membangun bangsa

ramdhinidwita

Please Correct Me If I am Wrong

Ganarfirmannanda's Blog

Just another WordPress.com weblog

My Life in Europe

because studying abroad isn't always about studying.

Silent Servant's Notes

Short Way to Serve Well

The Strangeman

Melihat Dunia Lewat Kacamata Pijar Riza Anugerah

Being Slaved by Figures

one figure at a time

the bakeshop

bread hunter + cycling + travelling + urban ecology + architecture + design

Catatan Perjalanan Sang Bayu

I know who I am. I know what I want. What about you?

Hari Prasetyo's Blog

Just super stories of my life

%d blogger menyukai ini: