Setiap tanaman yang ada di bumi meskipun secara sekilas memiliki kesamaan bagian, tetapi sebenarnya juga memiliki perbedaan. Misalnya saja, lumut tidak memiliki bunga seperti halnya anggrek, begitu juga dengan pohon kelapa yang tidak memiliki cabang seperti halnya pohon rambutan.
Perbedaan tersebut dapat dijelaskan secara biologi sebagai bagian dari proses evolusi yang terjadi dari miliaran tahun yang lalu. Lantas, sudah tahukah kamu bagaimana evolusi tumbuhan bermula? Jika belum, mari simak dulu penjelasan terkait evolusi tumbuhan beserta sejarah singkat perkembangan tumbuhan di bawah ini.
Evolusi Tumbuhan Darat dari Alga Hijau
Perlu kamu ketahui jika tumbuhan juga mengalami evolusinya sendiri. Evolusi tumbuhan darat tersebut diketahui berasal dari alga hijau. Alga hijau terbagi menjadi dua kelompok yaitu Chlorophyta (alga yang tidak berevolusi ke darat) dan Charophyta (alga yang memiliki kekerabatan paling dekat dengan tumbuhan darat).
Charophyta dianggap sebagai nenek moyang tumbuhan darat karena memiliki beberapa kemiripan sebagai berikut:
- Cincin protein yang menyintesis selulosa. Sel alga dan sel tumbuhan memiliki cincin sirkuler protein dalam 1 membran plasma yang bertugas menyintesis selulosa untuk dinding sel.
- Sperma berflagel. Tumbuhan darat memiliki sperma berflagel yang menyerupai sperma charophyta.
- Pembentukan fragmoplas. Fragmoplas adalah sekelompok mikrotubul pada tahap akhir pembelahan sel tumbuhan (sitokinesis) yang berfungsi sebagai kompleks penyusun selulosa, stuktur ini juga ditemukan pada charophyta.
Selain kesamaan tersebut, organ yang memungkinkan Charophyta berevolusi menjadi tumbuhan darat adalah keberadaan lapisan polimer kuat yang disebut sporopollenin. Lapisan ini mampu melindungi zigot dari kekeringan. Charophyta hidup di perairan tawar yang dangkal, seperti tepi kolam atau danau, yang sering mengalami pasang surut atau kekeringan.
Kondisi lingkungan tersebut secara tidak langsung memicu seleksi alam, di mana Charophyta yang mampu bertahan hidup memiliki keunggulan. Pentingnya peran sporopollenin dalam reproduksi terkait dengan kelangsungan hidup dan reproduksi yang merupakan langkah penting dalam evolusi.
Proses adaptasi terus berlanjut, dan Charophyta mengalami perubahan hingga akhirnya dapat hidup sepenuhnya di darat. Sifat kimia yang mirip dengan sporopollenin masih dapat ditemukan pada dinding spora yang melindunginya.
Setelah alga berhasil beradaptasi dengan lingkungan darat, perkembangan tumbuhan darat terus berlangsung secara perlahan namun pasti, dan menciptakan karakteristik yang tidak dimiliki oleh alga. Beberapa karakteristik ini antara lain:
- Pergantian Generasi (Alternation of Generations). Siklus hidup tumbuhan darat terdiri dari dua generasi multiseluler yaitu gametofit dan sporofit. Keduanya saling mendukung dalam proses pergiliran keturunan. Gametofit secara mitosis memproduksi gamet haploid (sel telur dan sperma), sedangkan sporofit secara meiosis memproduksi spora haploid.
- Ketergantungan Embryo (Dependent Embryo). Sebagai bagian dari pergiliran keturunan, embrio multiseluler berkembang dari zigot yang dipelihara oleh organ induk pada gametofit. Hidup embrio bergantung pada induk sehingga mengembangkan struktur sel transfer (placental) yang memungkinkan induk memberikan nutrisi kepada embrio yang sedang berkembang. Perkembangan ini menjadi karakteristik yang signifikan sehingga tumbuhan darat dikenal sebagai embriofita.
- Spora yang diproduksi Sporangia (Walled Spores Produced in Sporangia). Sporofit tumbuhan memiliki organ multiseluler yang disebut sporangia (tunggal: sporangium) yang memproduksi spora yang diperkaya dinding mengandung sporopollenin merupakan kunci adaptasi tumbuhan darat. Charophyta juga memproduksi spora, tapi tidak memiliki sporangia
- Gametangia Multiseluler (Multicellular Gametangia). Ciri lain yang membedakan tumbuhan darat dan alga adalah produksi gamet dalam gametangia Gametangia betina disebut arkegonia (tunggal: arkegonium) memproduksi sel telur, sedangkan gametangia jantan disebut anteridia (tunggal: anteridium) memproduksi sperma.
- Meristem Apikal (Apical Meristems). Tumbuhan darat tak dapat berpindah tempat, tetapi pucuk dan akarnya dapat memanjang karena adanya meristem apikal, melindungi dan meningkatkan bagian tubuh yang terpapar lingkungan sehingga dapat memperoleh lebih banyak nutrisi.
Tidak semua tumbuhan darat saat ini memiliki ciri tersebut, beberapa keturunan bahkan tidak memilikinya lagi seiring dengan berjalannya waktu. Contohnya pergantian generasi masih dapat ditemui pada tumbuhan lumut dan paku, tapi tidak pada tumbuhan berbunga maupun berbiji.
Gametofit tumbuhan berbiji telah mereduksi dalam ukuran di mana arkegonia dan anteridia telah menghilang sepenuhnya. Hidup di darat, tumbuhan membutuhkan nutrisi dari dua tempat berbeda; atmosfer dan tanah. Tumbuhan membutuhkan cahaya dan karbon dioksida dari atas permukaan tanah, sedangkan air dan mineral sebagian besar diperoleh dari dalam tanah. Kondisi tersebut menyebabkan tumbuhan beradaptasi secara struktural maupun fungsional untuk dapat memenuhi kebutuhannya.
Adaptasi dapat menghasilkan produk primer dan sekunder. Produk primer adalah produk dari jalur metabolisme utama yang berperan untuk pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan, seperti asam amino dan selulosa pada dinding sel.
Produk sekunder adalah senyawa atau jaringan yang terbentuk untuk mengoptimalkan atau melindungi tumbuhan, seperti kutikula (zat lilin) pada daun atau sporopollenin (polimer pelindung) untuk reproduksi. Perubahan habitat hidup menyebabkan adaptasi struktur, kimiawi, bahkan reproduksi yang saling memengaruhi satu sama lain.
Sejarah Singkat Perkembangan Tumbuhan
Evolusi suatu organisme tergantung pada karakter genetik dan lingkungan, yang prosesnya memakan waktu yang sangat panjang. Tumbuhan dikatakan berevolusi dari alga hijau yang berdasarkan analisis geokimia dan bukti fosil, telah ditemukan di daratan sejak sekitar 1,2 miliar tahun yang lalu.
Seiring dengan berjalannya evolusi, penyesuaian makhluk hidup dan perubahan iklim bumi, 700 juta tahun kemudian (500 juta tahun yang lalu) tumbuhan primitif, fungi, dan hewan mulai muncul dan menginvasi daratan. Sekitar 385 juta tahun yang lalu akhirnya muncul tumbuhan tingkat tinggi yang kemudian membentuk hutan-hutan di bumi.
Garis keturunan yang pertama terbentuk setelah evolusi alga menjadi tumbuhan darat adalah bryophyta yang terdiri dari lumut daun, lumut hati, dan lumut tanduk. Berdasarkan perbandingan genetik diantara ketiganya, menunjukkan bahwa lumut hati adalah keturunan tertua.
Sedangkan “tanduk” pada lumut tanduk berevolusi dan memiliki kekerabatan paling dekat dengan tumbuhan vaskuler tak berbiji. Fosil tumbuhan vaskuler tak berbiji yang telah punah, Cooksonia diduga berusia sekitar 430 juta tahun yang lalu, memiliki percabangan sederhana, tanpa akar dan daun.
Lalu, 60 juta tahun kemudian (370 tahun yang lalu) muncul Psilophyton, tumbuhan tak berbiji yang lebih tinggi dengan struktur percabangan yang lebih kompleks. Perkembangan tumbuhan vaskuler tak berbiji terus berlangsung hingga pada periode Carboniferous, muncul pohon-pohon anggota pteridophyta (tumbuhan paku).
Tumbuhan vaskuler tak berbiji dapat dikategorikan sebagai lycophyta (paku kawat dan kerabatnya) dan monilophyta (paku sejati dan kerabatnya). Monilophyta memiliki lebih banyak kesamaan sebagai nenek moyang tumbuhan berbiji. Fosil tertua dari tumbuhan berbiji berusia sekitar 385 juta tahun lalu pada periode Devonian.
Biji adalah embrio tumbuhan yang berkembang didukung oleh suplai nutrisi dalam lapisan pelindung. Tumbuhan berbiji dapat dibedakan menjadi gymnospermae (biji terbuka) dan angiospermae (biji tertutup). Diversifikasi (keragaman) gymnospermae terjadi pada periode Carboniferous.
Selama periode Permian, pembentukan superkontinen Pangea menyebabkan pergeseran global menuju iklim yang lebih kering. Iklim yang lebih kering menyebabkan kepunahan pada tumbuhan vaskuler tak berbiji dan keturunan baru gymnospermae berkembang, yaitu tumbuhan konifer yang toleran terhadap kekeringan.
Selama periode Triassic dan Jurassic, saat Dinosaurus muncul dan terdiversifikasi, tumbuhan mengalami radiasi adaptif (perubahan organisme secara cepat). Pada akhir periode Jurassic pun konifer menjadi vegetasi dominan.
Tumbuhan berbunga atau angiospermae muncul dari nenek moyang gymnospermae pada awal periode Cretaceous. Dalam waktu kurang dari 40 juta tahun, angiospermae menggantikan posisi konifer di sebagian besar habitat. Saat ini 90% spesies tumbuhan adalah angiospermae.
Saat ini, terdapat lebih dari 290.000 spesies tumbuhan di bumi yang tersebar di berbagai habitat. Tumbuhan yang ada di bumi saat ini merupakan hasil dari proses evolusi yang memakan waktu milyaran tahun.
Tumbuhan berkembang dari yang paling sederhana hingga sangat kompleks, menambahkan dan menghilangkan bagian-bagian tubuhnya sesuai dengan kebutuhannya untuk bertahan hidup dan meneruskan keturunan. Evolusi tumbuhan akan terus berlangsung seiring dengan terjadinya perubahan lingkungan tempat tinggalnya.
Itulah beberapa penjelasan berkaitan dengan evolusi tumbuhan yang jadi bagian dari pembelajaran mata kuliah biologi. Mempelajari evolusi tumbuhan ini akan membantu kita lebih memahami mengenai perkembangan tumbuhan yang ternyata terus berevolusi hingga sekarang.
Sumber:
Campbell, N. A., Reece, J. B., & Mitchell, L. G. (2003). Biologi. Edisi Kelima Jilid 2. Jakarta: Erlangga.
Hancock, J. F. (2012). Plant evolution and the origin of crop species. CABI.
Reece, J. B., Meyers, N., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., & Minorsky, P. V. (2015). Campbell Biology Australian and New Zealand Edition (Vol. 10). Pearson Higher Education AU.
Starr, C., Taggart, R., Evers, C., & Starr, L. (2015). Biology: The unity and diversity of life. Cengage Learning.
