Pendahuluan
Cyanobacteria atau yang biasa kita kenal sebagai alga biru-hijau termasuk kelompok prokariota fotosintetik yang telah hidup selama 3500 juta tahun di bumi. Organisme ini mampu hidup dalam berbagai habitat, seperti ekosistem air tawar, air laut hingga darat.
Toleransi habitat cyanobacteria cukup tinggi sehingga mampu hidup pada habitat yang paling ekstrem (Khoerurrahmah et al., 2015). Cyanobacteria biasanya terdiri dari beberapa mikroalga hijau- biru dan bersifat unisesuler.
Berdasarkan karakter morfologi dan analisis molekuler, sebanyak 5185 spesies telah ditemukan dan diidentifikasi. Mereka adalah Chroococcales, Gloeobacterales, Nostocales, Oscillatoriales, Pleurocapsales, Spirulinales, dan Synechococcales (Allaf dan Peerhossaini, 2022).
Cyanobacteria memiliki ciri-ciri seperti berfilamen atau berkoloni, tidak memiliki membran internal, tidak memiliki organel/nukleus, dan warna alga ini hijau-biru, hijau-hijau, ungu, cokelat, merah-jingga tergantung pada konsentrasi pigmen klorofil, fikosianin, dan fikoeritin (Baek et al., 2020).
Baca Juga: Studi Keanekaragaman Plankton dan Parameter Lingkungan di Perairan Pantai Gunung Payung
Cyanobacteria memiliki morfologi yang kompleks dan diferensiasi seluler yang cukup unik. Selain berperan dalam fotosintesis oksigenik, organisme ini juga berperan dalam fluks biogeokimia pada evolusi kehidupan bumi.
Cyanobacteria dianggap sebagai satu-satunya organisme prokariotik yang mampu melakukan fotosintesis oksigenik yang meningkatkan oksigen pada atmosfer dan lautan (peristiwa oksidasi besar) (Khoerurrahmah et al., 2015).
Cyanobacteria adalah organisme pertama yang mampu melakukan fotosintesis oksigenik, yang menghasilkan oksigen dari air menggunakan energi matahari. Proses ini mengoksigenasi atmosfer dan lautan, memungkinkan evolusi kehidupan kompleks di Bumi.
Cyanobacteria memulai langkah penting ini, dengan puncaknya terjadi selama Peristiwa Oksidasi Besar (GOE) sekitar 2,45 miliar tahun lalu, ketika oksigen menjadi komponen permanen di atmosfer. Bukti geokimia menunjukkan keberadaan oksigen biogenik sejak 2,7 miliar tahun lalu atau lebih awal.
Cyanobacteria juga berkontribusi signifikan pada produksi oksigen modern dan memengaruhi siklus biogeokimia utama. Analisis filogenetik dan genomik telah memperdalam pemahaman tentang sejarah evolusi dan peran biologis mereka dalam transisi besar siklus biogeokimia (Khoerurrahmah et al., 2015).
Peranan bagi Kehidupan
Jarang kita ketahui bahwa cyanobacteria ternyata memiliki beberapa peran penting bagi kehidupan mahkul hidup di bumi. Mikroorganisme ini ternyata lebih menfokuskan perannya terhadap oksigen juga memberi nutrisi bagi kehidupan, diantaranya adalah:
a. Mengembangkan fotosintesis oksigenik, cyanobacteria adalah organisme pertama yang mengembangkan kemampuan fotosintesis oksigenik, yaitu proses yang menghasilkan oksigen (O2) dari air (H2O) menggunakan energi cahaya matahari. Ini merupakan revolusi besar karena menciptakan sumber oksigen di atmosfer dan lautan.
b. Oksigenasi atmosfer dan lautan, dengan memproduksi oksigen melalui fotosintesis oksigenik, cyanobacteria secara signifikan meningkatkan kadar oksigen di atmosfer dan lautan Bumi, terutama selama Peristiwa Oksidasi Besar (GOE) sekitar 2,45 miliar tahun yang lalu.
c. Memicu perubahan lingkungan global, peningkatan oksigen di atmosfer dan lautan akibat aktivitas cyanobacteria memungkinkan evolusi kehidupan yang bergantung pada oksigen, termasuk hewan kompleks. Ini juga menyebabkan perubahan besar dalam siklus biogeokimia Bumi, seperti siklus karbon dan nitrogen.
d. Produksi primer pada eukariota, endosimbion cyanobacteria, yang kemudian menjadi kloroplas dalam sel tumbuhan dan alga, memungkinkan eukariota melakukan fotosintesis. Ini mengindikasikan bahwa cyanobacteria berperan dalam sebagian besar produksi primer di Bumi modern.
Setelah munculnya cyanobacteria, Oksigen atmosfer meningkat dari tingkat yang sangat rendah hingga cukup tinggi untuk mendukung kehidupan aerobik. Peningkatan oksigen ini memungkinkan perkembangan kehidupan yang lebih kompleks, termasuk munculnya organisme berkerangka yang lebih besar (Khoerurrahmah et al., 2015).
Baca Juga: Pencemaran Organik Picu Ledakan Alga Berbahaya di Wilayah Pesisir
Beberapa jenis cyanobacteria memiliki kemampuan diazotrofi, yaitu kemampuan untuk mengikat nitrogen dari udara dan mengubahnya menjadi bentuk yang dapat diserap oleh tumbuhan. Nitrogen adalah unsur penting bagi pertumbuhan tanaman, tetapi dalam bentuk gas (N₂) tidak dapat langsung digunakan oleh tanaman.
Cyanobacteria yang memiliki kemampuan diazotrofi dapat mengubah nitrogen gas menjadi amonia (NH₃) atau bentuk lain yang dapat diserap oleh tumbuhan dan digunakan untuk pertumbuhan. Ini menjadikan cyanobacteria sangat penting dalam ekosistem karena mereka membantu menyediakan nitrogen yang diperlukan oleh tanaman (Khoerurrahmah et al., 2015).
Struktur cyanobacteria mengalami perkembangan lebih lanjut, dengan munculnya filamen bercabang yang kompleks. Cyanobacteria modern kini menjadi produsen oksigen utama di ekosistem laut. Selain itu, terdapat Anabaena, yang dapat bersimbiosis dengan Azolla pinnata (paku air). Anabaena memasuki jaringan Azolla pinnata melalui titik tumbuhnya.
Baca Juga: Penanganan Pencemaran Tanah dan Bahayanya
Dalam proses ini, Azolla pinnata mampu mengikat nitrogen (N2) dari udara dan mengubahnya menjadi amoniak (NH3) yang dapat digunakan oleh tanaman. Ketika nitrogen terbatas, sel vegetatif Anabaena akan bertransformasi menjadi heterokista di sepanjang filamen, yang secara khusus berfungsi untuk memfiksasi nitrogen.
Proses ini melibatkan enzim nitrogenase yang mengubah dinitrogen menjadi amonium yang tersedia bagi tanaman. Dengan adanya simbiosis ini, Azolla pinnata menjadi sangat berguna sebagai pupuk organik (Khoerurrahmah et al., 2015).
Cyanobacteria bagi Lingkungan
Lingkungan Bumi pada masa awal didominasi oleh gas-gas seperti nitrogen (N₂), metana (CH₄), amonia (NH₃), karbon dioksida (CO₂), dan hidrogen (H₂), namun hampir tidak mengandung oksigen molekuler (O₂). Atmosfer yang bersifat anoksik ini hanya mendukung keberadaan mikroorganisme anaerobik yang memanfaatkan metabolisme tanpa oksigen. Lautan purba kaya akan ion besi (Fe²⁺) yang stabil dalam kondisi tanpa oksigen dan
membentuk mineral tertentu seperti besi sulfida. Gas rumah kaca, terutama metana, menjaga suhu Bumi tetap hangat meskipun matahari pada waktu itu lebih redup. Selain itu, tidak adanya lapisan ozon membuat permukaan Bumi terpapar radiasi ultraviolet yang tinggi, sehingga kehidupan terbatas pada lingkungan tertentu saja (Demoulin et al., 2019).
Kehadiran cyanobacteria sebagai organisme pertama yang mampu melakukan fotosintesis oksigenik membawa perubahan besar pada lingkungan Bumi. Proses fotosintesis yang dilakukan cyanobacteria menghasilkan oksigen molekuler (O₂) sebagai produk sampingan, yang kemudian terakumulasi di atmosfer dan lautan. Sekitar 2,4 miliar tahun yang
lalu, oksigenasi ini memicu Great Oxidation Event (GOE), sebuah peristiwa besar yang meningkatkan kadar oksigen secara signifikan. Oksigen yang dilepaskan bereaksi dengan ion besi di lautan, membentuk lapisan batuan besi teroksidasi (Banded Iron Formations), sekaligus mengurangi konsentrasi gas rumah kaca seperti metana.
Peningkatan oksigen di atmosfer juga menghasilkan lapisan ozon (O₃) yang melindungi permukaan bumi dari radiasi ultraviolet, memungkinkan kehidupan yang lebih kompleks berkembang. Transformasi ini mengubah siklus biogeokimia utama, seperti siklus karbon dan nitrogen, serta membuka jalan bagi evolusi organisme aerobik dan biosfer yang lebih kompleks (Sánchez-Baracaldo et al., 2022; Demoulin et al., 2019).
Penulis: Cahyatulnisa
Mahasiswa Program Studi Biologi (Bioteknologi) Universitas Al Azhar Indonesia
Editor: Ika Ayuni Lestari
Bahasa: Rahmat Al Kafi
Daftar Pustaka
Allaf, M. M., & Peerhossaini, H. (2022). Cyanobacteria: Model microorganisms and beyond.Microorganisms, 10(696), 1–23.
Baek, S. S., Pyo, J. C., Pachepsky, Y., Park, Y., Ligaray, M., Ahn, C. Y., Kim, Y. H., Ahn Chun, J., & Hwa Cho, K. (2020). Identification and Enumeration of Cyanobacteria Species using a Deep Neural Network. Ecological Indicators, 115.
Demoulin, C. F., Lara, Y. J., Cornet, L., François, C., Baurain, D., Wilmotte, A., & Javaux, E.
- (2019). Cyanobacteria evolution: Insight from the fossil record. Free Radical Biology and Medicine, 140, 206–223.
Khoerurrahmah, A. Fadila, A.A. Lindiyani, dan Umami, M. (2025). Peran Cyanobacteria terhadap Oksigenasi Bumi dan Evolusi Kloroplas. Flora: Jurnal Kajian Ilmu Pertanian dan Perkebunan, 2(1), 30 – 43.
Sánchez-Baracaldo, P., Bianchini, G., Wilson, J. D., & Knoll, A. H. (2022). Cyanobacteria and biogeochemical cycles through Earth history. Trends in Microbiology, 30(2), 143–157.
⚡ Baca Lebih Cepat Artikel MMI di Ponsel Anda!
Ikuti Channel WhatsApp
Media Mahasiswa Indonesia (MMI):
KLIK DI SINI
