Peneliti di The University of Texas at Austin menemukan bahwa beberapa archaea Asgard, kerabat dekat leluhur kehidupan kompleks, dapat mentolerir dan menggunakan oksigen. Temuan ini menyelesaikan teka-teki lama tentang bagaimana mikroba bergantung oksigen dan mikroba yang menghindari oksigen membentuk kemitraan yang mengarah pada eukariota. Bukti yang diterbitkan di Nature menunjukkan kehidupan kompleks muncul di lingkungan beroksigen setelah Peristiwa Oksidasi Besar.
Selama puluhan tahun, para ilmuwan berteori bahwa kehidupan kompleks, termasuk tumbuhan, hewan, dan jamur, muncul dari penggabungan dua mikroba berbeda: archaeon dan bakteri. Tantangan utama adalah merekonsiliasi kebutuhan oksigen kedua mitra tersebut, karena salah satunya diperkirakan membutuhkan oksigen sementara yang lain menghindarinya. Kini, studi yang dipimpin Brett Baker, profesor associate ilmu kelautan dan biologi integratif di The University of Texas at Austin, memberikan bukti bahwa mitra archaeal dapat menangani oksigen. Penelitian ini fokus pada archaea Asgard, mikroba yang dianggap sepupu evolusioner leluhur eukariota. Meskipun banyak Asgard hidup di lingkungan miskin oksigen seperti ventilasi laut dalam, tim menemukan bahwa yang paling dekat terkait dengan eukariota berkembang biak di area beroksigen, seperti sedimen pantai dangkal dan kolom air. «Kebanyakan Asgard yang hidup saat ini ditemukan di lingkungan tanpa oksigen», jelas Baker. «Tapi ternyata yang paling dekat terkait dengan eukariota hidup di tempat dengan oksigen... dan mereka memiliki banyak jalur metabolisme yang menggunakan oksigen. Itu menunjukkan bahwa leluhur eukariotik kita mungkin juga memiliki proses ini». Penemuan ini selaras dengan sejarah geologi Bumi. Lebih dari 1,7 miliar tahun lalu, kadar oksigen rendah hingga Peristiwa Oksidasi Besar menyebabkan kenaikan tajam. Tak lama setelah itu, sekitar beberapa ratus ribu tahun kemudian, microfosil eukariotik pertama muncul dalam catatan. «Oksigen muncul di lingkungan, dan Asgard beradaptasi dengan itu», kata Baker. «Mereka menemukan keuntungan energi dalam menggunakan oksigen, dan kemudian berevolusi menjadi eukariota». Model yang dominan menyatakan bahwa eukariota terbentuk ketika archaeon Asgard secara simbiosis menelan alphaproteobacterium, yang berevolusi menjadi mitokondria untuk produksi energi. Untuk mendukung ini, para peneliti mengurutkan lebih dari 13.000 genom mikroba dari sedimen laut, hampir dua kali lipat keragaman Asgard yang diketahui. Mereka mengidentifikasi kelompok seperti Heimdallarchaeia sebagai sangat dekat dengan eukariota. Menggunakan alat AI AlphaFold2, tim menganalisis struktur protein, mengungkap kemiripan antara enzim Heimdallarchaeia dan enzim eukariota untuk metabolisme berbasis oksigen. Penulis bersama Kathryn Appler, peneliti pascadoktor di Institut Pasteur, mencatat: «Archaea Asgard ini sering terlewat oleh sekuensing cakupan rendah... Upaya sekuensing masif... memungkinkan kami melihat pola yang tidak terlihat sebelum ekspansi genomik ini». Studi ini memperluas pemahaman tentang bagaimana oksigen memfasilitasi munculnya kehidupan kompleks, meskipun tidak berspekulasi tentang langkah evolusi lebih lanjut.