Sebuah studi baru menunjukkan bahwa hewan pertama di Bumi mungkin secara tidak sengaja memperlambat peningkatan keanekaragaman hayati. Menurut para peneliti di Universitas Cambridge, cara organisme purba ini bereproduksi membatasi persaingan dan menjaga laju evolusi sangat lambat selama jutaan tahun.
Hasilnya, dipublikasikan di Ekologi alam dan evolusimenawarkan kemungkinan solusi terhadap misteri paleontologis yang telah lama ada. Meskipun hewan pertama kali muncul pada periode Ediacaran, keanekaragamannya masih relatif terbatas dalam jangka waktu yang sangat lama sebelum ledakan inovasi evolusioner memperluas kehidupan di Bumi.
Pengalaman pertama dalam hidup
Setelah miliaran tahun didominasi oleh organisme mikroskopis, periode Ediacaran, yang berlangsung sekitar 635 juta hingga 539 juta tahun yang lalu, menjadi saksi munculnya hewan pertama. Beberapa dari makhluk ini, khususnya fraktofususmencapai ketinggian hingga dua meter, meski sebagian besar jauh lebih kecil.
Hewan-hewan awal ini sangat berbeda dari apa pun yang hidup saat ini. Banyak yang lebih mirip pakis dibandingkan hewan modern dan tampaknya tidak memiliki mulut, organ, dan kemampuan bergerak. Para ilmuwan yakin mereka menyerap nutrisi langsung dari air laut di sekitarnya.
Seperti banyak organisme Ediacaran lainnya, mereka menghilang dari catatan fosil pada awal periode Kambrium, sekitar 540 juta tahun yang lalu. Hilangnya mereka menyulitkan para peneliti untuk menentukan apakah mereka berkerabat dengan hewan yang hidup saat ini.
Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa banyak organisme ini bereproduksi secara aseksual. Mereka berkembang biak dengan menghasilkan keturunan identik secara genetis yang dihubungkan oleh stolon, atau pelari, seperti tanaman stroberi modern. Di lautan Ediacaran yang kaya nutrisi, strategi ini berhasil dengan sangat baik.
“Kehidupan cukup baik di masa Ediacaran, sehingga dorongan seksual sangat terbatas,” kata penulis utama Dr Emily Mitchell dari Departemen Zoologi Cambridge. “Persaingannya relatif sedikit, jadi tidak ada tekanan nyata untuk mengubah apa pun.”
Fosil, AI, dan ekosistem purba
Untuk mempelajari mengapa evolusi tampak melambat selama periode ini, Mitchell dan rekan penulisnya Profesor Andrea Manica mempelajari fosil dari Mistaken Point di Newfoundland, salah satu situs fosil Ediacaran terpenting di dunia.
Para peneliti menggabungkan pemindaian laser, analisis spasial, dan kecerdasan buatan untuk memeriksa bagaimana komunitas kuno ini diorganisir dan bagaimana mereka berinteraksi.
Mereka pertama kali menunjukkan bahwa reproduksi aseksual melalui pelari mengurangi persaingan antar organisme tetangga. Tim kemudian membuat simulasi komputer untuk menguji bagaimana komunitas hewan awal mungkin berkembang berdasarkan strategi reproduksi yang berbeda.
Ribuan simulasi dijalankan sementara jaringan saraf sederhana mengidentifikasi skenario yang paling cocok dengan bukti fosil. Dengan menggunakan teknik yang dikenal sebagai komputasi Bayesian kasar, para peneliti bekerja mundur dari catatan fosil untuk memperkirakan seberapa jauh penyebaran organisme dan seberapa intens mereka bersaing untuk mendapatkan sumber daya.
Mengapa persaingan itu penting
Hasilnya menunjukkan bahwa penyebaran terbatas yang disebabkan oleh reproduksi aseksual dapat menjelaskan mengapa ekosistem hewan purba hanya memiliki sedikit spesies. Belakangan, ketika organisme mulai menyebar dalam jarak yang lebih jauh dan bereproduksi secara seksual, keanekaragaman meningkat secara signifikan.
Persaingan telah lama menjadi salah satu pendorong terpenting evolusi. Namun, gaya hidup banyak organisme Ediacaran yang berbasis pelari mengurangi kebutuhan akan kompetisi.
“Jika Anda terhubung dengan tetangga Anda melalui pelari ini, maka Anda berbagi nutrisi dan Anda tidak perlu bersaing dengan mereka,” kata Manica.
Seiring dengan berkembangnya kehidupan secara bertahap dari perairan yang lebih dalam ke lingkungan laut yang lebih dangkal, kondisinya menjadi jauh lebih buruk. Pasang surut, badai, perubahan suhu, dan perubahan ketersediaan nutrisi menimbulkan tekanan baru yang membuat kelangsungan hidup menjadi sulit diprediksi dan meningkatkan persaingan untuk mendapatkan sumber daya.
Stres dan meningkatnya reproduksi seksual
Para peneliti berpendapat bahwa kondisi yang lebih buruk ini mungkin mendorong transisi menuju reproduksi seksual.
“Jika Anda tiba-tiba menemukan diri Anda berada di lingkungan di mana Anda terbunuh beberapa kali dalam setahun, maka itu akan mengubah segalanya,” kata Mitchell. “Stres pada dasarnya mengarah pada reproduksi seksual, dan ketika itu terjadi, kita dapat melihat peningkatan besar dalam jarak penyebaran ketika hewan mencoba menjajah wilayah baru karena meningkatnya persaingan.”
Ketika hewan purba beradaptasi dengan habitat baru dan strategi reproduksi baru, diversifikasi spesies semakin cepat. Periode ini menandai gelombang besar kedua evolusi Ediacaran dan membantu meletakkan dasar bagi perluasan evolusioner yang lebih dramatis pada periode Kambrium, ketika hewan menjadi berpindah-pindah dan ekosistem menjadi jauh lebih kompleks.
Penelitian ini didukung oleh Natural Environment Research Council (NERC), bagian dari UK Research and Innovation (UKRI). Emily Mitchell adalah Anggota Newnham College, Cambridge. Andrea Manica adalah Anggota Clare College, Cambridge.
