Hidup Tanpa Akar Sejati: Cara Unik Marchantia Polymorpha Bertahan Di Alam

https://www.istockphoto.com/id/vektor/marchantia-polymorpha-kadang-kadang-dikenal-sebagai-liverwort-umum-atau-payung-gm1095961782-294238291?searchscope=image%2Cfilm

Abstract

Marchantia polymorpha L., lumut hati talus yang tersebar secara kosmopolitan, merepresentasikan salah satu garis keturunan tumbuhan darat paling awal yang berhasil beradaptasi dan bertahan tanpa memiliki akar sejati maupun jaringan vaskular. Artikel ini mengupas tuntas strategi fisiologis, morfologis, dan molekuler yang memungkinkan spesies ini. menaklukkan beragam habitat. Melalui rizoid sel tunggal yang berfungsi ganda sebagai jangkar dan sistem serapan nutrisi aktif, gemmae sebagai unit propagasi aseksual yang memanfaatkan energi kinetik air hujan, serta perangkat genetik kuno yang diwarisi dari nenek moyang tumbuhan darat pertama, M. polymorpha menawarkan jendela evolusioner yang sangat relevan untuk memahami transisi tumbuhan dari air ke darat. Analisis ini menyoroti bahwa kesederhanaan struktural bukanlah kelemahan, melainkan bentuk kecerdasan evolusioner yang sangat efisien.

Pendahuluan: sebuah paradoks evolusi

Bayangkan sebuah tumbuhan yang tidak memiliki akar, tidak memiliki batang, tidak memiliki daun, tidak memiliki pembuluh, dan tidak memiliki bunga namun ia hadir di hampir setiap sudut lembap bumi, dari tepi sungai di Inggris hingga lereng Gunung Sibayak di Sumatra Utara. Itulah Marchantia polymorpha, lumut hati talus yang selama lebih dari 480 juta tahun menyimpan rahasia kelangsungan hidup yang justru luput dari perhatian para ahli biologi tumbuhan angiosperma.

Selama ini, para ilmuwan cenderung menganggap struktur sederhana lumut sebagai tahap peralihan yang inferior menuju kompleksitas tumbuhan berbiji. Namun, pandangan reduksionis semacam itu yang sering muncul dalam kurikulum botani dasar di berbagai perguruan tinggi Indonesia, telah mengaburkan fakta fundamental: Marchantia polymorpha justru menunjukkan bahwa evolusi tidak selalu bergerak menuju kompleksitas, melainkan menuju efisiensi. Pertanyaan sentral yang akan dijawab dalam artikel ini adalah: bagaimana sebuah tumbuhan tanpa akar sejati mampu mengakses nutrisi, mempertahankan hidrasi, menyebarkan progeni, dan berkompetisi di ekosistem yang didominasi tumbuhan vaskular?

Jawabannya, seperti akan ditunjukkan, terletak pada tiga pilar utama rizoid multifungsi, gemmae sebagai unit penyebaran cerdas, dan perangkat genetik kuno yang sangat terpelihara sepanjang evolusi tumbuhan darat.

Anatomi ketiadaan: rizoid sebagai mahakarya teknik mikroskopik

Di bawah lensa stereo, M. polymorpha tampak seperti lembaran talus berwarna hijau gelap dengan permukaan dorsal yang ditumbuhi pori-pori udara dan permukaan ventral yang dipenuhi struktur menyerupai rambut halus, Struktur inilah yang disebut rizoid-yang selama ini sering diremehkan sebagai sekadar alat pelekat primitif.

Sebagaimana ditegaskan dalam deskripsi morfologi standar, M. polymorpha sama sekali tidak memiliki akar sejati, Sebagai gantinya, tumbuhan ini berjangkar pada substrat melalui rizoid sel tunggal yang memanjang hanya sekitar 10-15 milimeter ke dalam media. Fakta bahwa rizoid hanya menembus beberapa milimeter ke dalam tanah segera memicu pertanyaan kritis: bagaimana mungkin nutrisi dari kedalaman yang lebih dalam dapat dijangkau? Jawabannya mengejutkan: ia tidak menjangkaunya. Marchantia polymorpha tidak menggali vertikal ke dalam tanah seperti tumbuhan berpembuluh; ia menyebar secara horizontal dan menyerap nutrisi langsung dari lapisan permukaan yang paling kaya akan air dan bahan organik segar.

Namun, terobsesi yang benar-benar mengubah pemahaman kita tentang rizoid datang dari penelitian Ishizaki dan tim di Kobe University yang diterbitkan pada Februari 2026. Dengan menggunakan teknik pelacakan radioisotop fosfor yang mengubah partikel beta dari fosfor radioaktif menjadi cahaya tampak para peneliti ini berhasil mendemonstrasikan bahwa rizoid M. polymorpha secara aktif menyerap fosfor dan mengangkutnya ke seluruh talus, sebuah fungsi yang sebelumnya diyakini hanya dimiliki oleh akar sejati tumbuhan vaskular. Analisis RNA-seq mengungkapkan tingginya ekspresi gen-gen transporter fosfor dan enzim ekstraksi di jaringan rizoid, banyak di antaranya belum pernah diketahui sebelumnya diperkaya di rizoid.

Lebih lanjut, studi oleh Rico-Reséndiz dan kolega (2020) dalam International Journal of Molecular Sciences mengungkap mekanisme transkripsional dan morfo-fisiologis yang dijalankan M. polymorpha ketika menghadapi kondisi defisiensi fosfat. Tumbuhan tanpa akar ini mampu mengaktifkan program respons sistematis yang melibatkan perubahan ekspresi gen transporter, penyesuaian morfologi rizoid, dan kemungkinan rekruitmen mikroba simbiotik-sebuah strategi yang secara mengejutkan paralel dengan respons tumbuhan berbunga terhadap kelaparan nutrisi.

Temuan ini secara tegas menggugurkan narasi lama bahwa rizoid hanyalah struktur pasif. Rizoid M. polymorpha adalah organ fungsional yang kompleks, yang dalam banyak hal merupakan ekuivalen evolusioner dari rambut akar tumbuhan berpembuluh. Studi Maisur Mohamad Zahir (2014) di Nanyang Technological University bahkan menunjukkan bahwa perkembangan rizoid diresponsif terhadap gula dan auksin, mengindikasikan konservasi jalur sinyal hormonal yang mendalam antara lumut hati dan angiosperma.

Penyebaran tanpa biji: gemmae dan siasat percikan air hujan

Jika akar adalah kelemahan terbesar M. polymorpha, maka reproduksi adalah kekuatan absolutnya. Tumbuhan ini menguasai dua mode reproduksi sekaligus: seksual melalui arkegonium dan anteridium yang menghasilkan spora, dan aseksual melalui gemmae. Namun, yang paling revolusioner adalah mekanisme penyebaran gemmae-sebuah sistem yang secara cerdik mengeksploitasi energi kinetik air hujan.

Gemmae adalah propagul aseksual mikroskopis yang terbentuk di dalam cawan gemmae-struktur berbentuk cawan yang menghiasi permukaan dorsal talus. Di dalam cawan ini, pertumbuhan gemmae dihambat oleh senyawa lunularic acid yang disekresikan oleh jaringan cawan. Saat tetesan hujan jatuh ke dalam cawan, energi kinetiknya menciptakan semburan air yang melontarkan gemmae ke jarak hingga 120 sentimeter dari induknya. Dalam kondisi optimal, satu cawan gemmae dapat menghasilkan puluhan hingga ratusan individu baru dalam waktu singkat, memungkinkan M. polymorpha mengkolonisasi substrat dengan kecepatan yang membuatnya dianggap sebagai gulma pengganggu oleh para pembibitan tanaman hias di California dan Eropa.

Penemuan paling mutakhir dalam biologi reproduksi M. polymorpha datang dari Ishizaki dan tim (2025) yang diterbitkan di New Phytologist, di mana mereka mengidentifikasi gen yang mereka beri nama "SHOT GLASS". Tanpa gen ini, M. polymorpha gagal membentuk gemmae cup maupun organ reproduksi seksual; dalam kasus yang jarang, cawan yang terbentuk justru kosong dan berbentuk seperti gelas minum, tidak berfungsi sama sekali. Lebih mengejutkan lagi, ketika gen SHOT GLASS dari M. polymorpha ditransfer ke tumbuhan berbunga yang kehilangan gen homolognya, gen lumut hati ini mampu mengkompensasi fungsi yang hilang, sebuah demonstrasi bahwa mekanisme percabangan dan pembentukan tunas mungkin merupakan warisan universal dari nenek moyang semua tumbuhan darat."

Respon terhadap cekaman: ketika tidak memiliki pembuluh bukan berarti tidak memiliki pertahanan

Salah satu argumen yang sering diajukan oleh para kritikus "hipotesis keunggulan kompleksitas" adalah bahwa tumbuhan tanpa jaringan vaskular seharusnya sangat rentan terhadap kekeringan. Fakta di lapangan membantahnya. M. polymorpha tidak hanya bertahan di habitat yang mengalami fluktuasi kelembapan ekstremia berkembang di sana.

Penelitian oleh Bury dan kolega (2020) yang terbit di Environmental and Experimental Botany mengungkapkan bahwa M. polymorpha merespon defisit air dengan penyesuaian osmotik yang cepat dan terukur. Sel-sel talus mengubah volume vakuola sentralnya, memobilisasi organel untuk melindungi komponen seluler vital, dan meningkatkan kadar hormon asam absisat (ABA) endogen secara signifikan. Analisis transkriptome menunjukkan bahwa gen-gen yang diinduksi selama cekaman air di M. polymorpha memiliki homolog yang jelas di tumbuhan vaskular, mengindikasikan bahwa jalur sinyal ABA-responsif adalah warisan evolusioner yang sudah ada sejak tumbuhan pertama kali keluar dari air.

Bahkan ketika menghadapi cekaman abiotik berganda sekaligus, misalnya kekeringan yang disertai salinitas tinggi M. polymorpha menunjukkan kemampuan "perkalian aritmetika" dalam regulasi gen respons stres, sebagaimana diungkap oleh studi cross-stress gene expression atlas yang terindeks Scopus. Tumbuhan ini tidak sekadar menjumlahkan respons; ia mengintegrasikannya secara hierarkis dengan koherensi yang mencengangkan.

Jendela genomik: perangkat kuno yang terpelihara selama setengah miliar tahun

Puncak dari seluruh narasi adaptasi M. polymorpha ditemukan pada tingkat genom. Pada Februari 2025, tim internasional yang dipimpin oleh Chloé Beaulieu dan kolega menerbitkan pangenom pertama Marchantia polymorpha di jurnal Nature Genetics. Dengan menganalisis 133 aksesi yang dikoleksi dari berbagai belahan dunia, para peneliti ini menemukan bahwa adaptasi tumbuhan darat dimulai sekitar 450 juta tahun yang lalu, dan perangkat genetik yang memungkinkan adaptasi ini termasuk gen untuk peroksidase dan NLR (nucleotide-binding leucine-rich repeat) yang dikenal dalam imunitas tumbuhan, masih digunakan bersama oleh semua garis keturunan tumbuhan darat hingga saat ini.

Yang lebih penting, studi ini mengidentifikasi gen aksesori spesifik lumut hati yang tidak ditemukan pada tumbuhan berbiji, menunjukkan bahwa selain mewarisi toolkit genetik dari nenek moyang yang sama, setiap garis keturunan tumbuhan juga mengembangkan inovasi spesifiknya sendiri. M. polymorpha bukanlah tumbuhan primitif yang inferior, ia adalah spesialis evolusioner yang sangat terspesialisasi dengan solusi unik untuk tantangan hidup tanpa akar.

Jorge Poveda (2024) dalam Frontiers in Plant Science menambahkan dimensi lain: M. polymorpha memiliki genom yang kecil, protokol transformasi yang terstandarisasi, distribusi global, dan kemampuan kultur in vitro yang mudah, kombinasi yang menjadikannya model organisme ideal untuk mempelajari evolusi respons pertahanan tumbuhan dan interaksi tumbuhan-mikroba.

Kesimpulan: sebuah panggilan untuk merevisi narasi botani

Marchantia polymorpha mengajarkan kita sebuah pelajaran yang seharusnya mengubah cara kita mengajarkan botani di setiap universitas di Indonesia: kesederhanaan struktural bukanlah bukti inferioritas evolusioner. Dengan rizoid yang mampu menyerap dan mengangkut fosfor secara aktif, dengan gemmae yang memanfaatkan energi kinetik air hujan. untuk penyebaran, dengan perangkat genetik kuno yang terpelihara selama hampir 500 juta tahun, lumut hati talus ini bukanlah peninggalan masa lalu, ia adalah mahakarya adaptasi yang masih sangat relevan.sebagai obat tradisional untuk infeksi kulit. Studi distribusi di Sumatra Utara oleh tim peneliti lokal mengidentifikasi delapan taksa Marchantia yang tersebar dari ketinggian 77 hingga 1976 mdpl, menempati beragam tipe tanah dengan curah hujan 1800-3600 mm/tahun. Potensi bioteknologi dari spesies ini, mulai dari produksi senyawa bioaktif hingga kemungkinan sebagai sumber pangan dalam pertanian kabut di luar angkasa, semakin memperkuat urgensi untuk mempelajarinya secara lebih serius.

Sudah saatnya kurikulum botani di Indonesia bergeser dari narasi lumut sebagai tumbuhan rendah menuju apresiasi terhadap M. polymorpha sebagai model sistem yang justru memegang kunci untuk memahami pertanyaan-pertanyaan besar dalam biologi evolusioner, fisiologi tumbuhan, dan bahkan ketahanan pangan masa depan.

Daftar Pustaka

Beaulieu, Chloé, et al. "The Marchantia polymorpha Pangenome Reveals Ancient Mechanisms of Plant Adaptation to the Environment." Nature Genetics 57, no. 3 (2025): 729-40. https://doi.org/10.1038/s41588-024-02071-4.

IGEM Cambridge-JIC Team. "Introduction to Marchantia polymorpha." IGEM 2014. https://2014.igem.org/Team:Cambridge-JIC/Marchantia.

Kobe University. "Nanotechnology for Circular Polarization Control and Measurement Developed." Last modified February 26, 2026. https://www.kobe-u.ac.jp/en/news/article/20260226-67591/.

Kobe University. "Through the Shot Glass, and What Can Be Found in Liverworts." EurekAlert!, July 30, 2025. https://www.eurekalert.org/news-releases/1092296.

Rico-Reséndiz, Félix, et al. "Transcriptional and Morpho-Physiological Responses of Marchantia polymorpha upon Phosphate Starvation." International Journal of Molecular Sciences 21, no. 21 (2020): 8354. https://www.semanticscholar.org/paper/2fcbc84447a02c33e60a85e8d97c3eb83111 38dd.

Rico-Reséndiz, R., et al. "Transcriptional and Morpho-Physiological Responses of Marchantia polymorpha upon Phosphate Starvation." Chemosphere 258 (2020): 127336. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.127336.

Siregar, Etti Sartina, et al. "Distribution of the Thalloid Liverwort Genus Marchantia (Marchantiaceae) in North Sumatra, Indonesia." Biotropia 31, no. 2 (2024): 277-90. https://doi.org/10.11598/btb.2024.31.2.2177.

Tan, Qiao Wen, et al. "Cross-Stress Gene Expression Atlas of Marchantia polymorpha Reveals the Hierarchy and Regulatory Principles of Abiotic Stress Responses." Nature Communications 14, no. 1 (2023): 986. https://doi.org/10.1038/s41467-023-36517-w.

Zahir, Maisur Mohamad. "Effects of Sugars on the Rhizoid Development of the Lower Plant, Marchantia polymorpho." Undergraduate thesis, Nanyang Technological University, 2014. http://hdl.handle.net/10356/60264.