Penulis: Fatin Izzati Minhat, PhD
Fakulti Sains dan Sekitaran Marin, Universiti Malaysia Terengganu
Tumbuhan hijau merupakan penyumbang utama kepada komposisi oksigen di Bumi. Tahukah anda, Bumi merupakan satu-satunya planet yang mempunyai oksigen di dalam atmosferanya? Lebih menarik lagi, gas oksigen sebenarnya adalah produk sampingan yang terhasil melalui proses fotosintesis. Proses fotosintesis ini berlaku apabila organel di dalam sel tumbuhan hijau yang dikenali sebagai kloroplas menukarkan tenaga cahaya kepada tenaga kimia.
Namun begitu, kira-kira 3.7 bilion tahun dahulu, proses fotosintesis yang menghasilkan oksigen ini belum wujud. Pada ketika itu, atmosfera di Bumi tidak mempunyai gas oksigen tetapi penuh dengan gas seperti hidrogen dan metana. Keadaan Bumi tanpa oksigen pada zaman tersebut tidak sesuai didiami oleh organisma multisel seperti yang kita lihat sekarang. Persoalannya, bagaimana proses fotosintesis bermula? Apakah yang berlaku di Bumi yang membolehkan evolusi fotosintesis terjadi pada zaman dahulu? Mari kita selami kisah evolusi fotosintesis yang bermula dengan organisma kecil yang dikenali sebagai mikrob.
Evolusi
Kira-kira 3 bilion tahun dahulu hidupan di Bumi hanya terdiri daripada organisma kecil, satu sel seperti archaea dan bakteria yang mendominasi lantai lautan. Pada zaman tersebut, hidupan hanya wujud di dalam lautan kerana kawasan daratan dipenuhi dengan batuan lahar yang panas. Lautan purba ini mempunyai kandungan sulfur dan metana yang tinggi hasil daripada aktiviti gunung berapi di bawah laut dan lohong hidroterma.
Saintis percaya bahawa archaea dan bakteria yang hidup di lantai lautan pada ketika itu merupakan kumpulan organisma anaerobic, iaitu organisma yang tidak memerlukan oksigen untuk hidup. Selama berjuta-juta tahun archaea dan bakteria ini menghasilkan makanan melalui proses kimosintesis. Proses kimosintesis ini adalah proses dimana archaea dan bakteria menukar bahan kimia seperti sulfur dan hidrogen kepada makanan.
Namun begitu, proses kimosintesis adalah proses yang tidak mampan kerana sumber gas ini adalah terhad dan sentiasa kehabisan. Oleh itu, untuk kelangsungan hidup, sebahagian kecil bakteria mula beradaptasi dan berevolusi. Ada sesetengah kumpulan bakteria mula berhijrah ke kawasan lautan cetek sebagai adaptasi kepada persaingan ruang dan sumber bahan kimia.
Adaptasi bakteria
Proses adaptasi yang memakan masa berjuta-juta tahun ini akhirnya membolehkan kumpulan bakteria yang dikenali sebagai cyanobakteria mula menukarkan tenaga cahaya kepada makanan. Di sinilah lahirnya proses fotosintesis. Proses ini bermula dengan bakteria menyerap tenaga cahaya dan menukarkan tenaga cahaya kepada tenaga kimia. Kejayaan cyanobakteria menukarkan tenaga cahaya kepada makanan bermakna kumpulan ini tidak lagi bergantung kepada sumber kimia di dasar lautan sebaliknya kumpulan ini memperoleh sumber tenaga yang tidak kehabisan dari matahari.
Selang beberapa juta tahun, cyanobakteria mula mendominasi kawasan lautan cetek di seluruh permukaan Bumi. Kejayaan cyanobakteria ini dan fotosintesis merupakan titik permulaan beberapa perubahan besar di Bumi. Saintis percaya penghasilan gas oksigen melalui proses fotosintesis telah menyebabkan perubahan besar kepada Bumi dan membolehkan Bumi didiami oleh organisma yang lebih kompleks.
Selepas komposisi oksigen di dalam atmosfera bumi mula menjadi lebih tinggi, organisma multisel mula terbentuk dan membuka ruang kepada evolusi organisma seperti haiwan dan tumbuhan. Sejarah permulaan dan evolusi fotosintesis di dalam tumbuhan hijau merupakan proses yang rumit dan memakan masa yang amat panjang. Oksigen yang terhasil secara tidak sengaja dalam proses ini membolehkan hidupan lebih kompleks mendominasi Bumi pada masa kini. Oleh yang demikian, selagi adanya tenaga cahaya dari matahari di Bumi dan tumbuhan hijau, oksigen tidak akan kehabisan.
Bidang kaji bumi merupakan antara bidang yang merungkai persoalan-persoalan kajian bumi dan hidupan pada masa lampau. Melalui kajian fosil dan batuan, cerita menarik seperti di atas dapat di pelajari dan di sampaikan kepada masyarakat.
Nota: Penulis merupakan pensyarah Program Sarjana Muda Sains (Geologi Marin) di Universiti Malaysia Terengganu yang terlibat aktif dengan Institut Oseanografi dan Sekitaran dalam pelayaran di Laut China Selatan dan Selat Melaka bagi projek pembinaan semula peta permukaan lautan dan suhu persekitaran semasa Zaman Holosen (bermula 10 ribu tahun dahulu). Penulis boleh dihubungi melalui fatinminhat@umt.edu.my
#LiterasiLautanUntukSemua
*Artikel ini diterbitkan atas inisiatif dan tajaan ‘OceanHOPE Project’ dari Universiti Malaysia Terengganu bagi meningkatkan aras literasi lautan kepada orang ramai bersempena sambutan Hari Lautan Sedunia yang diraikan pada 8 Jun setiap tahun. Sila layari https://oceanhope.umt.edu.my/ untuk maklumat lanjut.
