Untuk mengetahui asal-usul kehidupan, para ilmuwan menyelidiki dan melakukan
eksperimen. Selain penelitian, teori-teori dikemukakan oleh beberapa ilmuwan
berdasarkan bukti-bukti yang ada
1. Teori Abiogenesis
Teori abiogenesis disebut juga teori
generatio spontanea. Pokok dari
teori ini menyatakan bahwa kehidupan berasal dari benda atau materi tidak hidup
dan kehidupan terjadi secara spontan (
generatio spontanea). Ilmuwan
yang mengemukakan teori ini adalah seorang filsafat Yunani kuno, yakni
Aristoteles (384–322 SM). Dengan melihat organisme di sekeliling-nya,
Aristoteles berkesimpulan bahwa makhluk hidup muncul secara tiba-tiba.
Contohnya, seekor cacing yang keluar dari dalam tanah, maka cacing
tersebut berasal dari tanah. Contoh lainnya, katak yang keluar dari lumpur,
maka katak tersebut berasal dari lumpur.
Ilmuwan lain yang mendukung teori ini adalah John Needham
(1700). Ilmuwan dari Inggris ini melakukan percobaan dengan merebus sebentar
air kaldu yang berasal dari sepotong daging. Air kaldu tersebut menjadi keruh
karena adanya mikroorganisme. Ilmuwan tersebut kemudian berkesimpulan bahwa
mikroorganisme berasal dari air kaldu.
2. Teori Biogenesis
Teori biogenesis menyatakan bahwa makhluk hidup berasal dari makhluk hidup
lagi. Teori biogenesis merupakan lawan dari teori abiogenesis. Para ilmuwan
yang mendukung teori biogenesis adalah Francesco Redi (1626–1697), Abbe
Lazzaro Spallanzani (1729–1799), dan Louis Pasteur (1822–1895). Ketiga
ilmuwan ini melakukan percobaan dan membuktikan teori biogenesis.
a. Percobaan Francesco Redi
Francesco Redi adalah orang pertama yang melakukan percobaan untuk menentang
teori abiogenesis. Redi melakukan percobaan dengan menggunakan daging segar dan
dua stoples ( Gambar 7.18). Stoples pertama diisi dengan daging dan dibiarkan
terbuka (tidak ditutup), sedangkan stoples kedua diisi daging dan ditutup
rapat.
Setelah beberapa hari, di dalam stoples yang terbuka terdapat larva. Redi
berkesimpulan bahwa larva tersebut berasal dari lalat yang masuk ke dalam
stoples kemudian bertelur. Untuk meyakinkan kesimpulannya tersebut, Redi
melakukan percobaan yang kedua. Kali ini stoples ditutupi dengan kain kasa
sehingga masih terjadi hubungan dengan udara, tetapi lalat tetap tidak dapat
masuk. Setelah beberapa hari, didapatkan daging dalam stoples tersebut
membusuk, tetapi dalam daging tersebut tidak terdapat larva. Redi mengemukakan
tidak adanya larva ini karena lalat tidak bisa menyimpan telurnya dalam daging.
Oleh karena itu, Redi berkesimpulan bahwa larva lalat bukan berasal dari daging
yang membusuk.
Untuk membuktikan teori biogenesis, Redi melakukan dua percobaan, yakni
membiarkan satu stoples terbuka dan lainnya tertutup.
b. Percobaan Lazzaro Spallanzani
Pada percobaan Spallanzani, digunakan air rebusan dari daging atau (air kaldu).
Air kaldu tersebut dimasukkan ke dalam dua labu, kemudian dipanaskan. Setelah
dipanaskan, labu I dibiarkan terbuka. Sementara itu, setelah air kaldu dalam
labu II dipanaskan, labu kemudian ditutup rapat menggunakan gabus.
Setelah beberapa hari, air kaldu dalam labu I menjadi keruh dan berbau busuk
yang disebabkan oleh aktivitas mikroorganisme. Mikroorganisme tersebut berasal
dari udara bebas yang masuk ke labu I karena tidak ditutup.
Pada labu II, ternyata tidak ada perbedaan dari sebelumnya. Air kaldu tetap
jernih. Jernihnya air kaldu ini disebabkan tidak adanya udara yang masuk ke
dalam labu
Percobaan Spallanzani menunjukkan bahwa pada labu terbuka terdapat kehidupan
yang berasal dari mikroorganisme yang ada di udara. Pada labu yang ditutup
tidak terdapat kehidupan. Berdasarkan hal tersebut, Spallanzani berkesimpulan
bahwa kehidupan bukan berasal dari air kaldu, tetapi berasal dari makhluk hidup
lainnya. Akan tetapi, para penganut abiogenesis menyanggah penelitian ini dan
mengatakan bahwa mikroorganisme tidak tumbuh karena tidak terdapat udara. Udara
dibutuhkan untuk menyokong kehidupan.
c. Percobaan Louis Pasteur
Louis Pasteur adalah seorang ahli biokimia dari Perancis yang berhasil
menumbangkan teori abiogenesis. Hasil percobaannya tidak dapat disang-gah lagi
oleh pendukung teori abiogenesis. Percobaan yang dilakukan Louis Pasteur ini
sebenarnya penyempurnaan dari percobaan yang dilakukan oleh Spallanzani.
Pasteur menggunakan labu berleher seperti angsa dalam percobaannya Labu
berleher seperti angsa ini diisi dengan air kaldu. Fungsi dari labu leher angsa
ini adalah agar hubungan antara labu dan udara luar masih ada, artinya masih
terdapat oksigen. Labu ini dipanaskan untuk men-sterilkan air kaldu dari
mikroorganisme. Setelah dipanaskan, labu kemudian
didinginkan dan disimpan.
Setelah beberapa hari, ternyata air kaldu dalam labu leher angsa
tetapjernih, namun di bagian lehernya banyak terdapat debu dan
partikel-partikel, sedangkan di labu lainnya yang tidak berleher angsa, air
kaldunya mengan-dung mikroorganisme. Berdasarkan hasil percobaannya, Louis
Pasteur menyimpulkan bahwa mikroorganisme yang ada dalam air kaldu bukan
berasal dari air kaldu itu sendiri, melainkan dari mikroorganisme yang ada di
udara.
Hasil percobaan Louis Pasteur berhasil menumbangkan teori abiogenesis. Dari
hasil percobaannya, Pasteur mengajukan teori baru tentang asal-usul kehidupan.
Isi teori disebut menyatakan beberapa hal, di antaranya omne vivum ex ovo ,
yakni setiap makhluk hidup berasal dari telur, omne ovum ex
vivo, yakni setiap telur berasal dari makhluk hidup, dan omne vivum ex
vivo, yakni setiap makhluk hidup berasal dari makhluk hidup sebelumnya.
3. Teori Evolusi Kimia
Ternyata gugurnya teori abiogenesis oleh teori biogenesis tidak membuat
ilmuwan berhenti menyelidiki tentang asal-usul kehidupan. Sekarang, timbul
pertanyaan, jika makhluk hidup berasal dari makhluk hidup, dari manakah asal
mula makhluk hidup yang pertama? Untuk menjawab itu, muncullah teori evolusi
kimia. Ilmuwan yang menyatakan teori tersebut adalah Harold Urey. Urey
menyatakan bahwa pada periode tertentu, atmosfer bumi mengan-dung molekul
metana (CH 4), amonia (NH 4), air (H2O), dan karbon dioksida(CO2).
Karena pengaruh dari energi petir dan sinar kosmis, zat-zat tadi bereaksi.
Hasil reaksi tersebut menghasilkan suatu zat hidup yang diduga virus. Zat hidup
tersebut berkembang selama jutaan tahun membentuk makhluk hidup. Teori yang
dikemukakannya tersebut, kemudian dikenal dengan teori Urey .
Untuk membuktikan teori ini, Stanley Miller melakukan sebuah
percobaan. Peralatan yang dirancang Miller, yakni ruang bunga api diisi
dengan campuran gas meniru atmosfer purba, sementara botol kaca kecil diisi
dengan air murni seperti sup purba. Miller membuat kilat buatan dengan bunga
api listrik di antara dua elektroda dalam atmosfer buatan tersebut. Ia juga
memanaskan air laut tiruannya. Percobaan ini berlangsung selama seminggu dan
dapat menghasilkan beragam senyawa organik.
Di alam nyata, reaksi kimia ini akan berjalan selama jutaan tahun sehingga
dapat membentuk hasil yang lebih kompleks. Pada titik tertentu dari proses yang
panjang ini, senyawa kimia dapat terbentuk dengan sendirinya. Jika pada proses
membentuk diri ini terkadang terdapat kesalahan, senyawa kimia ini dapat
menyesuaikan diri dan berevolusi melalui proses seleksi kimiawi. Jadi,
kehidupan tidak terbentuk secara tiba-tiba melainkan timbul secara bertahap
dari senyawa tidak hidup.
4. Teori Evolusi Biologi
Alexander Ivanovich Oparin ( Gambar 7.21 ) mengemukakan bahwa evolusi
zat-zat kimia terjadi sebelum di bumi terdapat kehidupan. Seperti sebelumnya,
zat anorganik berupa air, metana, karbon dioksida, dan amonia terkandung dalam
atmosfer bumi. Zat anorganik tersebut membentuk zat-zat organik akibat adanya
radiasi dari energi listrik yang berasal dari petir.
Suhu di bumi terus menurun. Ketika sampai pada titik kondensasi, terjadi
hujan yang mengikis batuan di bumi yang banyak mengandung zat-zat anorganik.
Zat-zat anorganik tersebut terbawa ke lautan yang panas. Di lautan ini
terbentuk sup purba atau sup primordial. Sup purba terus berkembang
selama berjuta-juta tahun. Di dalam sup purba, terkandung zat
anorganik, RNA, dan DNA. RNA yang dibutuhkan dalam proses sintesis protein
dapat terbentuk dari DNA. Akibatnya, terbentuklah sel pertama. Sel pertama
tersebut mampu membelah diri sehingga jumlahnya semakin banyak. Sejak saat
itulah evolusi biologi berlangsung.
a. Terbentuknya Makhluk Hidup Prokariotik
Sejarah kesuksesan makhluk hidup prokariotik dimulai sedikitnya pada 3,5 miliar
tahun yang lalu. Prokariotik merupakan bentuk kehidupan pertama dan paling
sederhana. Mereka hidup dan berevolusi di bumi selama 2 miliar
tahun. Prokariotik dianggap paling primitif, karena selnya hanya memiliki
membran sel. DNA, RNA hasil transkripsi, dan molekul-molekul organik berada
dalam sitoplasma tanpa dibatasi membran.
Prokariotik pertama kemungkinan merupakan kemoautrotof yang menyerap molekul
organik bebas dan ATP di sup purba melalui sintesis abiotik. Seleksi alam
menyebabkan prokariotik yang dapat mengubah ADP menjadi ATP melalui glikolisis
bertambah. Akhirnya, prokariotik yang dapat melakukan fermentasi berkembang dan
hal tersebut menjadi cara hidup organisme di bumi karena belum tersedianya O2.
Beberapa Archaebacteria dan beberapa bakteri obligat anerob yang sekarang hidup
melalui fermentasi, mirip dengan prokariotik terdahulu.
b. Terbentuknya Organisme Fotoautotrof
Ketika kecepatan konsumsi bahan organik oleh fermentasi prokariotik melebihi
kecepatan sintesis untuk menggantikan molekul organik, berkembanglah
prokariotik yang dapat membuat molekul organiknya sendiri. Pada prokariotik
awal, pigmen yang dapat menyerap cahaya digunakan untuk menyerap kelebihan
energi cahaya (terutama dari sinar ultraviolet) yang membahayakan bagi sel yang
hidup di permukaan.
Selanjutnya, pigmen ini mampu melakukan transfer elektron untuk sintesis
ATP. Prokariotik ini mirip dengan Archaebacteria yang disebut bakteri halofik.
Pigmen yang menangkap cahaya dikenal dengan bakteriorhodopsin
yang dibuat pada membran plasma. Prokariotik lain memiliki pigmen yang dapat
menggunakan cahaya untuk transfer elektron dari hidrogen sulfida (H2S) menjadi
NADP+ dan dapat memfiksasi CO2. Akhirnya, Eubacteria memiliki cara untuk
menggunakan H2O sebagai sumber elekton dan hidrogen. Bakteri ini adalah
Cyanobacteria pertama yang mampu membuat molekul organik dari air dan CO2.
Cyanobacteria berkembang dan mengubah bumi dengan melepaskan O2 sebagai efek
fotosintesis. Cyanobacteria berkembang antara 2,5 miliar hingga 3,4 miliar
tahun yang lalu. Mereka hidup bersama prokariotik lain membuat koloni. Fosil
koloni ini disebut stromatolit yang banyak ditemukan di perairan air tawar dan
air laut
c. Bangkitnya Organisme Eukariotik
Eukariotik berkembang sekitar 1,2 miliar tahun yang lalu. Hal yang sangat
membedakan eukariotik dengan prokariotik adalah adanya organel-organel yang
memiliki membran. Bagaimana sel eukariotik yang kompleks dapat terbentuk dari
prokariotik yang sederhana?
Sistem membran organel-organel pada eukariotik dapat terbentuk dari
invaginasi yang terspesialisasi. Pada eukariotik terdahulu, invaginasi
(pelekukan ke dalam) dapat terjadi sehingga membentuk membran inti dan
retikulum endoplasma.
Proses lain yang disebut endosimbiosis menjelaskan pembentukan mitokondria,
kloroplas, dan beberapa organel eukariotik lain. Teori ini di-kemukakan
oleh Lynn Margulis . Endo berarti di dalam dan
simbiosis berarti hidup bersama. Endosimbiosis terjadi ketika sel simbion
hidup secara permanen di dalam sel lain (sel inang) dan interaksi ini
menguntungkan keduanya .
Berdasarkan teori ini, eukariotik berkembang setelah sel fotosintesis muncul
dan oksigen melimpah di atmosfer. Kloroplas dan mitokondria tampaknya merupakan
evolusi sel prokariotik yang melakukan endosimbiosis dengan sel prokariotik
besar. Nenek moyang mitokondria kemungkinan besar adalah sel prokariotik
heterotrof yang mampu menggunakan oksigen dan menghasilkan energi. Adapun nenek
moyang kloroplas kemungkinan adalah Cyanobacteria.
Sel eukariotik hasil endosimbiosis ini sekarang kita kenal dengan nama
Protista. Makhluk hidup eukariotik satu sel ini sangat beranekaragam. Beberapa
Protista dapat berfotosintesis, sebagian lagi bersifat heterotrof dan dapat
aktif bergerak. Sebagian mirip jamur dan mendapatkan makanan
dengan menyerap secara absorpsi.
Makhluk hidup eukariotik banyak sel, seperti rumput laut, tumbuhan dan hewan
kemungkinan berasal dari Protista yang berkoloni. Koloni Protista tersebut
mengalami spesialisasi dan saling bergantung satu sama lain, namun semakin
efisien dalam melakukan aktivitasnya. Hal ini terus terjadi hingga kehidupan
memasuki daratan dan muncullah makhluk hidup banyak sel yang lebih kompleks.
Bukti-bukti evolusi ini semakin diperkuat oleh sistematika molekuler
berdasarkan perbandingan DNA organisme. Perbandingan gen RNA
mengidentifikasikan bahwa alpha proteobacteria adalah kerabat dekat mitokondria
dan Cyanobacteria adalah kerabat dekat kloroplas. Sistematika molekuler
memberikan cara baru mengungkap evolusi dan kekerabatan makhluk hidup.
5. Waktu Geologis
Berdasarkan catatan geologis, bumi ini telah ada kurang lebih 4,5 miliar
tahun yang lalu sebagai hasil dari sebuah ledakan mahadahsyat di angkasa.
Kehidupan diperkirakan mulai hadir 1 miliar tahun dan oleh para ahli percaya
bahwa lautan merupakan tempat awal mula hadirnya kehidupan. Keberadaan
organisme multiseluler dimulai kira-kira 600 juta tahun yang lalu pada
awal masa Paleozoic.
Ada empat masa yang dikenal berdasarkan kehadiran makhluk hidup. nMasa
tersebut adalah proterozoik, paleozoik, mesozoik, dan senozoik
a. Proterozoik
Awal mula hadirnya kehidupan, masa ini ada sekitar 3,5 miliar tahun yang lalu.
Sebuah fosil batuan pada masa ini, ditemukan mengandung fosil mikroorganisme
primitif yang dikenal dengan bakteri (prokariotik). Organisme eukariotik
kemudian muncul sekitar 1,5 miliar tahun yang lalu.
b. Paleozoik (Kehidupan Kuno)
Pada masa ini, diperkirakan mulai munculnya tumbuhan, invertebrata, dan hewan
vertebrata pertama, masa ini terjadi sekitar 230 juta sampai dengan 600 juta
tahun yang lalu. Perkembangan masa ini dimulai dengan semakin banyaknya
kehadiran organisme invertebrata di lautan. Beberapa jenis di antaranya masih
tersisa hingga kini, di antaranya adalah kelompok Echinodermata, Arthropoda,
dan Mollusca. Pada masa ini juga mulai hadirnya zaman karbon sehingga diduga
mulai terjadi invasi tumbuhan di daratan.
Selama zaman karbon ini, cuacanya sangat panas dan lembap. Di daratan
banyak terdapat tumbuhan dan konifer. Jenis tumbuhan dan hewan pada masa inilah
yang memberikan kita ketersediaan bahan bakar fosil pada masa sekarang.
Serangga juga diduga mulai mengisi daratan. Ukuran serangga yang hidup pada
masa itu lebih besar dari serangga yang umum kita lihat saat ini. Selain itu,
ikan pertama pun mulai muncul di laut.
c. Mesozoik (Zaman Reptilia)
Zaman ini merupakan awal mula hadirnya tumbuhan berbunga, dinosaurus, burung,
dan mamalia. Masa ini terjadi antara 250 sampai dengan 60 juta tahun yang lalu.
Pada masa ini, banyak spesies reptil dari masa zaman karbon mengalami kepunahan
tanpa sebab yang pasti dan digantikan dengan jenis dinosaurus. Masa ini
dipenuhi dengan jenis-jenis dinosaurus herbivora dan karnivora. Pada zaman
jurasik dan cretaceous, jenis reptil yang hidup berukuran sangat besar. Beberapa
jenis Sauropods, seperti Brontosaurus dan Brachiosaurus merupakan organisme
terbesar yang pernah hidup di daratan bumi kita.
d. Senozoik (Zaman Mammalia)
Pada masa ini mulai terjadi penyebaran makhluk hidup sehingga terjadi
diversifikasi tumbuhan berbunga, serangga, burung dan mamalia. Selain itu, masa
ini juga merupakan awal mula hadirnya manusia (sekitar 3 juta tahun yang lalu).