Bumi terbentuk sekitar 4,6 miliar tahun yang lalu, dan selama beberapa ratus juta tahun permukaan planet ini hampir pasti terlalu panas dan dibombardir oleh komet dan asteroid sehingga tidak dapat dihuni oleh segala jenis kehidupan. Sekitar satu miliar tahun kemudian, kehidupan tidak hanya ada tetapi juga meninggalkan bukti keberadaannya dalam bentuk fosil mikroba.
Jadi, apa yang terjadi pada saat itu? Bagaimana kehidupan muncul dari non-kehidupan dalam waktu setengah miliar tahun?
1. Dipicu oleh petir
Kondisi atmosfer pada saat kehidupan muncul sangat berbeda dengan kondisi atmosfer saat ini, kata Jim Cleaves, ketua departemen kimia di Howard University dan salah satu penulis A Brief History of Creation: Science and the Search for the Origins of Life.
Pada tahun 1950-an, jelasnya, ahli kimia pemenang Hadiah Nobel Harold Urey mencatat bahwa sebagian besar atmosfer di tata surya didominasi oleh nitrogen dan metana; Urey beralasan bahwa bumi purba juga memiliki atmosfer seperti ini, dan kehadiran kehidupan telah mengubahnya menjadi atmosfer yang lebih kaya oksigen. Urey juga berpendapat bahwa atmosfer awal ini “bisa jadi sangat efektif dalam menciptakan senyawa organik yang bisa menjadi pendahulu kehidupan,” jelas Cleaves.
Dia menugaskan mahasiswa risetnya Stanley Miller untuk mengembangkan eksperimen untuk menguji teori ini. Eksperimen Miller-Urey menciptakan sistem tertutup di mana air dipanaskan dan digabungkan dengan molekul hidrogen, metana, dan amonia. Ini kemudian diisi dengan listrik (melambangkan petir) dan didinginkan sehingga campuran tersebut dapat mengembun dan jatuh kembali ke dalam air sebagai hujan.
Hasilnya sungguh mencengangkan.
Selama seminggu, “lautan” percobaan berubah menjadi coklat kemerahan ketika molekul-molekul digabungkan untuk membentuk asam amino, bahan penyusun kehidupan.
Penelitian selanjutnya menunjukkan bahwa atmosfer awal planet ini agak berbeda dari eksperimen yang dibuat oleh Miller, dan komponen utamanya adalah nitrogen dan karbon dioksida, sedangkan hidrogen dan metana terdapat dalam jumlah yang lebih kecil.
Namun, prinsip yang dianut oleh Miller pada dasarnya tetap masuk akal, petir bergabung dengan dampak asteroid dan radiasi ultraviolet dari Matahari untuk membentuk hidrogen sianida, yang kemudian bereaksi dengan besi yang dibawa oleh air dari kerak bumi untuk membentuk bahan kimia seperti gula. Bahan kimia ini dapat bergabung membentuk untaian asam ribonukleat, atau RNA, komponen penting kehidupan yang menyimpan informasi; pada titik tertentu, molekul RNA mulai mereplikasi dirinya sendiri dan kehidupan menjadi mungkin.
Bagaimana molekul RNA ini berevolusi menjadi struktur seluler kompleks yang dikelilingi oleh membran pelindung?
Kuncinya mungkin adalah coacervates—tetesan yang mengandung protein dan asam nukleat dan mampu mengikat komponen-komponennya seperti sel, tetapi tanpa menggunakan membran; beberapa peneliti berhipotesis bahwa tetesan tersebut berfungsi sebagai sel proto yang memusatkan RNA awal dan senyawa organik lainnya.
2. Dibawa ke Bumi melalui luar angkasa
Asam amino, seperti beberapa bahan penyusun kehidupan lainnya, seperti karbon dan air, mungkin dibawa ke bumi awal dari luar angkasa, menurut teori lain. Komet dan meteorit diketahui mengandung beberapa bahan organik yang sama yang membentuk kehidupan, dan pemboman awal mereka ke Bumi mungkin telah meningkatkan ketersediaan asam amino.
Menurut pemenang Hadiah Nobel Kimia Jack Szostak dari Universitas Chicago, yang memimpin Inisiatif Asal Usul Kehidupan interdisipliner di universitas tersebut, dampak asteroid dan komet hampir pasti merupakan satu kesatuan.
Dia mencatat bahwa atmosfer awal yang mengandung nitrogen dan karbon dioksida akan kurang menguntungkan bagi beberapa reaksi kimia yang diusulkan yang terjadi dalam campuran hidrogen, metana, dan amonia menurut Miller; namun ia menjelaskan bahwa dampak berukuran sedang untuk sementara waktu dapat menciptakan hidrogen dan metana di atmosfer, sehingga memungkinkan terjadinya guncangan sementara terhadap kondisi pembentukan senyawa tersebut.
“Ini seperti memiliki kue dan memakannya juga,” jelasnya.
3. Berlindung di lautan bumi
Teori lain menyatakan bahwa kehidupan mungkin dimulai jauh di dalam lautan, di sekitar lubang hidrotermal di dasar laut, namun Szostak menolak hipotesis tersebut.
“Jika Anda melihat kimia yang membawa Anda dari bahan awal sederhana hingga nukleotida dan RNA, ada beberapa langkah yang memerlukan radiasi UV dari matahari untuk menggerakkan reaksi,” jelasnya. “Energi dari Matahari sejauh ini merupakan sumber energi terbesar, bahkan pada planet awal. Jadi jika ada beberapa tahap kimia yang memerlukan radiasi UV, Anda tidak bisa berada di laut dalam.”
Namun, hampir dapat dipastikan bahwa kehidupan sebenarnya bermula di air.
“Anda memerlukan pelarut agar reaksi kimia dapat berlangsung,” jelas Cleaves. “Anda membutuhkan cairan. Dan ketika kita mulai berbicara tentang cairan, sangat sedikit dari mereka yang stabil dalam kondisi permukaan planet. Dan bahkan di awal tata surya, air merupakan yang paling berlimpah.”
Szostak mengatakan, yang lebih mungkin terjadi daripada kehidupan yang bermula di laut dalam adalah bahwa makhluk hidup itu menetap “di permukaan, mungkin di kolam dangkal atau lingkungan seperti sumber air panas: jenis lingkungan yang sangat umum di sekitar lokasi tumbukan atau daerah vulkanik.” .” (Aktivitas vulkanik yang luas mungkin juga berkontribusi besar terhadap terbentuknya kehidupan, salah satunya dengan menghasilkan sejumlah besar petir lokal.)
Ada kemungkinan bahwa meskipun semua kehidupan di Bumi saat ini memiliki nenek moyang yang sama, suatu bentuk kehidupan mikroba yang tidak diketahui dan mungkin telah punah sejak lama, kehidupan itu sendiri bisa saja dimulai pada berbagai kesempatan melalui beberapa jalur berbeda, hanya untuk dimusnahkan oleh tumbukan komet. atau ia gagal mendapatkan daya tarik sampai molekul berbasis RNA yang merupakan nenek moyang kita semua menetap di dalamnya.
“Mungkin itu benar-benar sebuah lemparan dadu,” kata Cleaves.
Kehidupan awal masih misterius
Jika hal ini benar-benar terjadi—jika kehidupan telah muncul dan mati lebih dari satu kali sebelum berakar—kita hampir pasti tidak akan pernah mengetahui apa yang mungkin terjadi, karena bentuk-bentuk kehidupan yang diduga demikian tidak meninggalkan jejak keberadaannya.
Kehidupan bisa saja mengambil jalan yang benar-benar berbeda, jalan yang tidak akan mengarah pada bunga, pohon, dinosaurus, atau manusia. Kunci untuk memahami semua ini, kata Szostak, adalah mengganti pertanyaan besar dengan pertanyaan yang lebih kecil.
“Kehidupan adalah suatu sistem yang rumit sehingga bakteri atau virus yang paling sederhana mempunyai ribuan bagian yang bergerak. Sulit untuk memahami bagaimana hal seperti ini bisa muncul begitu saja,” katanya. “Dan jawabannya adalah tidak. Itu terjadi selangkah demi selangkah.”
+ There are no comments
Add yours