Manusia bergantung pada oksigen untuk hidup. Zat itu dihasilkan oleh tanaman melalui proses fotosintesis dengan memanfaatkan sinar matahari. Para peneliti memprediksi organisme pertama yang bisa melakukan fotosintesis muncul sekitar tiga miliar tahun lalu. Keberadaan oksigen justru membunuh banyak organisme sel tunggal di masa itu.

Kadar oksigen diperkirakan sudah melonjak tajam 2,5 miliar tahun lalu. Masa itu dikenal sebagai Era Oksidasi Besar. Sebuah studi para peneliti dari Universitas Yale yang dimuat pada jurnal Nature Geoscience, 23 Maret 2014, menunjukkan organisme yang bisa melakukan fotosintesis sudah muncul sebelum terjadi lonjakan kadar oksigen di bumi.

Pada masa awal bumi, sebelum tanaman muncul, organisme sel tunggal bergantung hidup pada zat kimia seperti hidrogen, metan, dan belerang. Keberadaan oksigen justru meracuni organisme anaerob.Mereka mati ketika alga biru-hijau yang dikenal sebagai cyanobacteria mengembangkan fotosintesis dan mulai mengeluarkan oksigen.

Cyanobacteria mengubah sinar matahari menjadi gula dan menghasilkan oksigen sebagai limbahnya. Kombinasi antara oksigen yang reaktif dengan metal dan protein dalam sel sangat mematikan bagi organisme anaerob. Untuk membuktikannya, ahli kimia geologi dari Universitas Yale, Noah Planavsky, melakukan analisa terhadap kadar molybdenum dan besi di batuan berusia 2,95 miliar tahun dari Afrika Selatan. Batuan Pongola itu berada dalam perairan dangkal di dekat pantai.

Metal dipakai sebagai ukuran adanya proses fotosintesis. Sementara isotop molybdenum atau elemen dengan jumlah proton sama, namun memiliki neutron yang berbeda digunakan untuk melacak oksidasi pada mangan. "Proses ini membutuhkan oksigen dengan kadar tinggi," kata Planavsky.

Jejak kimia yang terdeteksi di batuan tersebut menandakan cyanobacteria memproduksi oksigen di permukaan air laut. "Studi kami menunjukkan ada perkembangan cyanobacteria di lautan," kata Planavsky.

Bukti lain menunjukkan kadar oksigen melonjak tajam 500 juta tahun sebelum cyanobacteria pertama mengembangkan fotosintesis dan Era Oksidasi Besar berlangsung. Peneliti berpendapat bumi berperan dalam meningkatkan kadar oksigen saat kontinen berkembang.

Erosi pada kerak bumi dan perubahan gunung berapi menyemburkan gas ke atmosfer. Perubahan geologi menyebabkan atmosfer mulai dipenuhi oksigen. "Ada hubungan antara evolusi biologis dan evolusi geologis dalam perubahan besar sepanjang sejarah bumi," kata Planasvky.