Versi asli cerita ini muncul di Majalah Quanta. Sebagian besar mesin kehidupan berjalan dengan sinar matahari. Foton menyaring turun melalui atmosfer dan dengan senang diserap oleh organisme berkekuatan cahaya seperti tanaman dan alga. Melalui fotosintesis, partikel cahaya menggerakkan reaksi seluler yang memproduksi energi kimia (dalam bentuk gula), yang kemudian disalurkan di jaring makanan dalam tarian kompleks herbivora, predator, pemakan bangkai, pengurai, dan lainnya. Pada hari yang cerah dan bersinar, ada banyak foton yang tersedia. Tetapi apa yang terjadi saat cahaya rendah? Biolog telah lama penasaran tentang seberapa sedikit cahaya fotosintesis bisa berjalan, atau berapa banyak foton yang perlu tiba, dan seberapa cepat, agar mesin fotosintesis sel dapat memproses karbon dioksida menjadi oksigen dan energi. Perhitungan telah menunjukkan minimum teoretis sekitar 0,01 mikromol foton per meter persegi per detik, atau kurang dari satu per seratus ribu cahaya di hari yang cerah. Selama puluhan tahun, perhitungan ini bersifat teoretis, mengingat kesulitan dalam mempelajari fotosintesis di bawah cahaya rendah. Tidak ada yang bisa mengonfirmasi itu di lapangan, meskipun ada banyak tempat di Bumi yang cahayanya hampir tidak sampai. Setiap musim dingin di Arktik tinggi, misalnya, matahari, tersembunyi oleh kemiringan Bumi, menghilang selama berbulan-bulan. Meter salju menutupi es laut dan menghalangi cahaya masuk, menjadikan samudra di bawahnya gelap seperti dalam sebuah makam. Di sana, para biolog mengasumsikan, mikroalga fotosintesis yang hidup di air dan es mematikan untuk musim dan menunggu hangat dan cahaya untuk kembali. “Orang menganggap malam kutub sebagai kondisi padang gurun di mana ada sedikit kehidupan, dan segalanya tidur dan hibernasi dan menunggu musim semi berikutnya datang,” kata Clara Hoppe, seorang biogeochemist di Institut Alfred Wegener di Jerman. “Tapi sebenarnya, orang belum benar-benar melihatnya.” Pada musim dingin 2020, Hoppe menghabiskan berbulan-bulan tinggal di kapal yang terjepit di dalam lapisan es, selama malam kutub, untuk mempelajari batas fotosintesis dalam kegelapan. Studi terbaru timnya di Nature Communications melaporkan mikroalga tumbuh dan bereproduksi pada tingkat cahaya yang sama atau mendekati minimum teoretis – jauh lebih rendah dari yang sebelumnya diamati di alam. Studi ini menunjukkan bahwa di beberapa tempat terdingin dan tergelap di Bumi, kehidupan berkembang dengan kuantum cahaya terkecil. “Setidaknya beberapa fitoplankton, dalam beberapa kondisi, mungkin mampu melakukan beberapa hal yang sangat berguna pada cahaya yang sangat rendah,” kata Douglas Campbell, seorang spesialis dalam fotosintesis akuatik di Universitas Mount Allison di Kanada, yang tidak terlibat dalam studi tersebut. “Ini adalah pekerjaan penting.” Clara Hoppe, seorang biogeochemist di Institut Alfred Wegener, menyelidiki batas fotosintesis dalam kegelapan musim panas Arktik. Foto: Paolo Verzone Kekuatan Sisi Gelap Ilmuwan secara tradisional mengerti bahwa Arktik adalah tempat stagnasi untuk sebagian besar tahun. Pada musim dingin, organisme yang bisa melarikan diri dari perairan yang dingin melakukannya; mereka yang tinggal hidup dari cadangan yang disimpan atau tenggelam dalam tidur yang sunyi. Lalu, ketika matahari kembali, tempat itu hidup kembali. Selama musim semi, lonjakan dalam alga fotosintetik dan mikroba lainnya memulai kembali ekosistem Arktik, memicu pesta tahunan, dengan krustasea kecil, ikan, anjing laut, burung, beruang kutub, paus, dan lainnya. Sepertinya bagi Hoppe bahwa setiap fitoplankton yang mampu memulai lebih awal dari pesaing bisa memiliki musim panas yang lebih sukses. Ini membuatnya bertanya-tanya kapan, tepatnya, organisme bisa merespons cahaya yang kembali.
