Ads Top

Batuan Sulfur 2,5 Miliar Tahun Ungkap Evolusi Bakteri


Para ilmuwan mempelajari sejarah awal planet Bumi mulai berkembang sekitar 4,5 miliar tahun lalu. Analisa tentang sejarah Bumi memicu perdebatan sengit tentang evolusi bakteri sulfur, organisme sederhana yang muncul pada saat kadar oksigen atmosfer kurang dari 1/1000 dari kondisi saat ini. Kehidapan mereka umumnya di perairan laut dan bercampur dengan sulfat, belerang dan oksigen, tetapi tidak bercampur dengan molekul oksigen bebas. Bagaimana sulfat mencapai samudra, dan sejak kapan perkembangannya meluas? 

Penelitian yang dilakukan tim ilmuwan asal University of Maryland, termasuk mahasiswa doktoral Iadviga Zhelezinskaia, merupakan peneliti pertama yang menganalisis sinyal biokimia pada senyawa belerang yang ditemukan dalam batuan sulfur karbonat dari Brasil berusia 2,5 miliar tahun. Hasil penelitian ini dipublikasikan pada tanggal 7 November 2014 dalam jurnal Science, ilmuwan menyebutkan batuan sulfur terbentuk di dasar laut ketika memasuki periode Neoarchaean Eon, ditemukan pada saat pengeboran emas di Brasil sedalam 590 kaki.  

Batuan Sulfur Ungkap Evolusi Bakteri


Bakteri tergantung pada sulfat yang berlimpah dibeberapa wilayah laut Neoarchaean, meskipun pada waktu itu air laut berisi sulfat sekitar 1000 kali lebih sedikit. Menurut Farquhar, sampel yang dibawa Iadviga diukur dengan tanda-tanda yang sangat kuat, senyawa sulfur digunakan dan diubah oleh organisme hidup. Dia juga menggunakan model geokimia dasar untuk memberi gambaran tentang berapa banyak sulfat berada di lautan, dan menemukan konsentrasi sulfat sangat rendah, jauh lebih rendah daripada yang diperkirakan sebelumnya.

Bebatuan berusia 2,5 miliar tahun sangat langka, sehingga pemahaman geologi Neoarchaean didasarkan pada beberapa sampel batuan sulfur dari beberapa wilayah kecil, seperti Australia Barat, Afrika Selatan dan Brasil. Ahli geologi berteori bahwa Australia Barat dan Afrika Selatan pernah menjadi bagian dari sebuah superbenua kuno yang disebut Vaalbara. Sampel batuan Brasil sebanding usia Vaalbara, tetapi bukan dari superbenua yang sama.

Batuan Sulfur 2 Miliar Tahun

Sebagian besar batuan Neoarchaean yang dipelajari berasal dari Australia Barat dan Afrika Selatan berwarna hitam. Batuan ini terbentuk ketika debu halus mengendap di dasar laut. Inti batuan Brasil mengandung serpihan hitam dan batuan karbonat yang terbentuk dibawah permukaan laut dangkal, atau lebih mirip seperti yang ditemukan di Kepulauan Bahama. Serpihan hitam biasanya mengandung belerang pirit dan batuan karbonat tidak, sehingga ahli geologi tidak terfokus pada kadar sulfur yang terdapat dalam batuan karbonat periode Neoarchaean.

Rasio isotop karbonat batuan Brasil menunjukkan bukti terbentuknya pada dasar laut kuno yang mengandung sulfat atmosfer, bukan batuan benua. Dan rasio isotop menunjukkan bahwa bakteri Neoarchaean berlimpah dalam sedimen yang dipancarkan hidrogen sulfida, sebuah proses yang sama masih berlangsung sampai hari ini. Bagaimana mungkin bakteri tergantung sulfur telah berkembang selama waktu geologi ketika tingkat sulfur sangat rendah? 

Bakteri ini berada di air dangkal, di mana penguapan mungkin cukup tinggi untuk mendukung konsentrasi sulfat. Zhelezinskaia sekarang menganalisis batuan sulfur karbonat berusia sama dari batuan Australia Barat dan Afrika Selatan. Apakah pola yang sama juga berlaku pada batuan yang terbentuk di lingkungan air dangkal lainnya? Jika tidak, hal ini akan mengubah pemahaman ilmuwan tentang proses biologis awal Bumi.

Para ahli Geologi mempelajari batuan sulfur karena jumlahnya berlimpah dan menggabungkannya dengan unsur-unsur lain, membentuk senyawa cukup stabil untuk mempertahankan catatan sejarah geologi. Sulfur memiliki empat isotop alami dan stabil, jejak atom yang digunakan ilmuwan untuk mengidentifikasi berbagai bentuk elemen. Para peneliti mengukur rasio isotop belerang dalam sampel batuan, sehingga mereka mengetahui apakah belerang berasal dari atmosfer, pelapukan batuan atau proses biologis. 
Informasi yang diperoleh menggambarkan keadaan atmosfer, lautan, benua dan biosfer ketika bebatuan terbentuk. Farquhar menggunakan rasio isotop batuan sulfur dalam batu Neoarchaean untuk menunjukkan kondisi setelah periode ini, dimana atmosfer bumi berubah. Kadar oksigen meningkat menjadi hampir 21 persen dari semua gas yang terbentuk di atmosfer. Batuan sulfur asal Brasil memberi bukti tersendiri tentang jumlah oksigen yang terbentuk sebelum perubahan atmosfer terjadi.

Jadi, tampaknya periode Neoarchaean merupakan tempat menakutkan bagi sebagian besar kehidupan karena sedikit oksigen terbentuk di Bumi. Benua jauh lebih kering dan didominasi gunung berapi yang mengeluarkan sulfur dioksida, karbon dioksida, metana dan gas rumah kaca lainnya. Suhu mungkin berkisar antara 0 dan 100 derajat Celsius (32-212 derajat Fahrenheit), cukup hangat untuk melahirkan mikroba didalamnya.

Referensi


Ancient Rocks Reveal Hot Spot of Sulfur-Breathing Bacteria, 06 November 2014, by University of Maryland. Journal Ref: Large sulfur isotope fractionations associated with Neoarchean microbial sulfate reduction. Science, 2014; 346 (6210): 742 DOI: 10.1126/science.1256211

Tidak ada komentar:

Diberdayakan oleh Blogger.