evolusi

Asal usul sel

Asal usul sel sama dengan asal usul kehidupan, dan merupakan langkah yang sangat penting dalam teori evolusi. Kehadiran sel merupakan langkah dari senyawa organik menuju kehidupan biologis.

Asal-usul sel prokariot

Makhluk hidup pertama merupakan hasil dari evolusi molekul anorganik. Agregat molekul yang dihasilkan secara abiotik adalah protobion. Protobion terdiri dari beberapa tipe, yaitu koaservat, mikrosfir, dan liposom. Protobion dianggap sebagai bahan dasar pembentuk sel purba atau disebut progenot. Progenot merupakan cikal bakal semua jenis sel yang ada sekarang. Progenot berkembang menjadi kelompok sel prokariot purba seberti Archaebacteria. Archaebacteria merupakan bakteri yang beradaptasi terhadap suhu sekitar 100°C, atau kadar garam yang tinggi, atau kadar asam yang tinggi. Archaebacteria bersifat anaerob, memiliki dinding sel yang tersusun dari berbagai jenis protein, mempunyai pigmen fotosintetik berupa bakteriorodopsin, dan mampu menghasilkan ATP sendiri. Kelompok sel yang lain, yaitu Eubacteria, merupakan bakteri yang hidup pada kondisi lingkungan yang tidak sedrartis kondisi tempat hidup Archaebacteria. Eubacteria ada yang bersifat aerob dan anaerob, mempunyai dinding sel yang tersusun dari peptidoglikan, mempunyai pigmen fotosintetik berupa bakterioklorofil, dan mampu menghasilkan ATP secara lebih efisien karena sistem transpor elektronnya lebih berkembang.

Sel prokariotik merupakan sel yang memiliki struktur yang lebih sederhana dibandingkan dengan sel eukariotik. Oleh karena itu para ahli menduga bahwa makhlk hidup yang pertama kali muncul merupakan prokariot.

Asal-usul sel eukariot

Sampai dengan sekitar tahun 1970, diyakini bahwa sel eukariotik berevolusi daari sel prokariotik melalui suatu proses evolusi perlahan-lahan, yaitu organel pada sel prokariotik perlahanlahan berkembang menjadi lebih kompleks. Konsep ini berubah setelah penemuan Lynn Margulis dari Universitas Boston. Margulis membuktikan teori yang sebelumnya diabaikan, yaitu organel-organel tertentu pada sel eukariotik, terutama mitokondria dan kloroplas berasal dari sel prokariotik yang berukuran kecil. Sel prokariotik tersebut menempati sitoplasma sel inang yang berukuran besar sehinga terbentuk sel eukariotik. Hipotesis ini disebut sebagai teori endosimbiotik. Teori endosimbiotik bermakna bahwa sel tunggal yang kompleks berevolusi dari dua atau lebih sel yang lebih sederhana, yang hidup simbiotik dengan sel inangna.

Nenek moyang sel eukariotik yang pertama diduga merupakan bakteri heterotrofik anaerob. Disebut sebagai bakteri anaerob karena enegi bakteri ini berasal dari perombakan makanan tanpa menggunakan oksigen. Disebut sebagai bakteri heterotrof karena bakteri ini tdak dapat mensintesis makanannya (seperti CO₂ dan air), memerlukan senyawa kompleks dari lingkungannya.

Sesuai dengan teori endosimbiotik, ada organisme prokariot yang relatif besar, bersifat anaerob dan heterotrof, yang menelan organisme prokariot yang berukuran lebih kecil dan bersifat aerob. Prokariot yang berukuran kecil itu diduga merupakan bakteri fotosintetik ungu. Namun karena tidak dapat dicerna oleh sitoplasma prokariotik yang lebih besar, sel prokariot yang lebih kecil tersebut tinggal menetap dan membentuk endosimbion di dalam tubuh sel inangna. Saat sel inang bereproduksi, endosimbion juga bereproduksi. Setelah beberapa generasi, endosimbion kehilangan sifat-sifat yang tidak dibutuhkannya lagi dan berevolusi menjadi organel mitokondria yang kita kenal sekarang ini.

Diduga juga bawa bergabungnya endosimbion lain, terutama Cyanobacteria, menyebabkan organisme eukariot heterotrof yang ada pada masa awal berubah menjadi organisme heterotrof fotosintetik sekarang, yaitu alga dan tumbuhan hijau. Penggabungan kloroplas merupakan tahap terakir dalam proses endosimbiotik  karena semua mikroorganisme eukariot mempunyai mitokondria, namun hanya alga dan tanaman yang mempunyai kloroplas.