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