Powered By Blogger

Monday 20 May 2013

BIOLOGI MOLEKULAR

BIOLOGI MOLEKULAR

Berbagai penelitian di bidang biologi molekular telah mencoba mengungkap asal usul kehidupan dan evolusi berbagai makhluk hidup yang masih hidup atau yang telah punah. Teori-teori yang berkembang tentang asal usul kehidupan memang sulit dibuktikan. Saat ini fosil molekular seperti intron yang terdapat dalam materi genetik tiap makhluk hidup merupakan salah satu petunjuk yang mendukung teori-teori tersebut.

Sel-sel yang hidup pada masa kini mempunyai ciri (1) membran pembatas yang memisahkan isi sel dengan lingkungan eksternalnya, (2) satu atau lebih molekul DNA yang membawa informasi genetik untuk menentukan struktur protein yang kelak akan berperan dalam replikasi DNA, metabolisme, pertumbuhan, atau pembelahan sel, (3) sistem transkripsi untuk mensintesis RNA, (4) sistem translasi untuk menguraikan rangkaian kode ribonukleotida menjadi asam amino, dan (5) sistem metabolisme yang akan memberikan energi untuk berbagai kepentingan fisiologis. Oleh karena itu bentuk kehidupan pertama di planet ini merupakan sistem yang jauh lebih sederhana daripada sel-sel yang terdapat saat ini.

Usia planet bumi ini diperkirakan telah mencapai 4,6 milyar tahun. Fosil tertua yang telah ditemukan oleh manusia berwujud seperti bakteri yang usianya 3,5 milyar tahun. Dengan demikian evolusi kimiawi diperkirakan terjadi saat 1 hingga 1,5 milyar tahun pertama dari usia bumi. Hal ini menandakan bahwa evolusi kimiawi terjadi sebelum munculnya bentuk kehidupan selular dan evolusi biologis. Saat ini sebagian besar para ilmuwan sepakat bahwa pada mulanya atmosfer bumi tidak mengandung oksigen dan terutama mengandung nitrogen, CO2, H2S, dan H2O.

Fosil tertua tersebut berupa sianobakteri yang ditemukan pada lapisan batu stromalit yang telah berusia 3,5 milyar tahun. Bakteri tersebut adalah bakteri fotosintetik yang diduga memproduksi oksigen dari hasil pemecahan air seperti yang dilakukan sianobakteri modern saat ini. Selama milyaran tahun sejarah bumi ini diperkirakan mulai terakumulasi senyawa oksigen hingga pada akhirnya mengubah atmosfer primitif bumi menjadi atmosfer yang bersifat pengoksidasi.

Saat ini terdapat dua teori utama tentang asal usul kehidupan di bumi. Teori pertama menyatakan bahwa kehidupan berevolusi di bumi dari zat kimiawi tidak hidup, sedangkan teori ke-2 yang disebut teori panspermia menyatakan bahwa kehidupan berevolusi di suatu tempat di alam semesta dan terbawa ke bumi oleh komet atau meteorit. Pada dasarnya banyak laporan tentang berbagai asam amino dan prekursor biomolekul modern yang ditemukan di dalam meteorit sehingga kemungkinan terjadinya evolusi kimia pada molekul-molekul ini bisa saja terjadi di berbagai tempat di alam semesta.

Pada tahun 1953, Stanley Miller yang mendapat bimbingan dari Harold Urey membuat suatu alat untuk merekonstruksi keadaan atmosfer purba untuk menggambarkan evolusi kimia dari beberapa molekul prekursor biologis. Miller menciptakan suatu sirkulasi uap air dan beberapa gas (CH4, NH3, dan H2) melalui ruang yang dialiri listrik bertegangan tinggi (yang merupakan simulasi petir saat itu). Setelah beberapa hari, senyawa yang dihasilkan dari eksperimen tersebut dianalisis dan ditemukan sedikitnya 10 asam amino yang berbeda, beberapa aldehid, dan hidrogen sianida. Eksperimen serupa yang dilakukan oleh para ilmuwan dari generasi selanjutnya menghasilkan berbagai blok pembangun polimer biologis lainnya yang serupa dengan hasil percobaan Miller.

Sidney Fox beserta koleganya melakukan percobaan dengan cara memanaskan asam amino dalam keadaan anhidrik dengan suhu 160-210oC dan percobaan ini menghasilkan asam-asam amino yang terpolimerisasi yang rantai serupa protein yaang disebut ”proteinoid”. Proteinoid yang ditemukan tersebut mempunyai struktur bercabang dan saat dimasukkan ke dalam air menunjukkan beberapa sifat biologis seperti aktivitas enzimatik dan renta terhadap proteinase.

Peptida-peptida serupa juga dapat disintesis dari asam amino dari tanah liat ”clay”. Clay mengandung berbagai lapisan yang berselang-seling dan tersusun atas ion anorganik dan H2O. Struktur tanah liat semacam ini dapat menarik molekul-molekul organik dengan sangat kuat dan memicu terjadinya reaksi-reaksi kimia di antara molekul-molekul tersebut. Sebuah simulasi di laboratorium menunjukkan bahwa polipeptida dapat ditemukan pada proses-proses tersebut.

Ketika sebuah molekul proteinoid dipanaskan di dalam air dan kemudian di  dinginkan, maka selanjutnya akan terbentuk partikel kecil berbentuk bola yang disebut mikrosfer. Mikrosfer tersebut mempunyai ukuran dan bentuk yang kira-kira sama dengan bakteri berbentuk coccus. Beberapa di antaranya dapat tumbuh (mengalami pertambahan massa) melalui penambahan proteinoid dan lipid. Kemudian terjadi proliferasi melalui pembelahan biner ataupun budding.

No comments:

Post a Comment