Sebuah teori yang banyak dibicarakan menyatakan bahwa 4 miliar tahun yang lalu, jauh sebelum munculnya dinosaurus atau bahkan bakteri, sup purba hanya mengandung kemungkinan adanya kehidupan. Kemudian sebuah molekul bernama RNA mengambil langkah dramatis ke masa depan: ia membuat salinan dirinya sendiri.
Kemudian salinannya dibuat salinannya, dan selama jutaan tahun RNA menghasilkan DNA dan protein, yang semuanya bersatu membentuk sel, unit kehidupan terkecil yang mampu bertahan hidup sendiri.
Dalam kemajuan penting yang mendukung teori ini, para peneliti di Salk Institute for Biological Studies di La Jolla, California, kini telah membuat bagian kecil namun penting dari cerita tersebut. Di dalam tabung reaksi, mereka mengembangkan molekul RNA yang mampu membuat salinan persis dari jenis RNA lain.
Penelitian yang diterbitkan dalam jurnal Proceedings of the National Academy of Sciences ini membawa mereka lebih dekat pada tujuan besar untuk menumbuhkan molekul RNA yang dapat membuat salinan dirinya sendiri.
“Maka ia akan hidup,” kata Gerald Joyce, presiden Salk dan salah satu penulis makalah baru tersebut. “Jadi ini adalah jalan menuju bagaimana kehidupan dapat muncul di laboratorium atau di mana saja di luar angkasa.”
Tim peneliti masih belum bisa menunjukkan bahwa kehidupan di Bumi sebenarnya dimulai dengan cara itu, namun skenario yang mereka uji kemungkinan besar meniru salah satu penggerak awal evolusi, sebuah konsep yang dijelaskan oleh naturalis Inggris Charles Darwin lebih dari 150 tahun yang lalu.
“Ini adalah batu loncatan untuk memahami bagaimana kehidupan berevolusi,” kata Nikolaos Papastavrou, penulis pertama makalah ini dan rekan postdoctoral Salk.
Untuk mencapai titik ini, para ilmuwan mungkin telah mengatasi hambatan terbesar terhadap masuk akalnya teori dunia RNA. Sejauh ini, belum ada molekul RNA di laboratorium yang mampu membuat salinan RNA lain yang cukup presisi dan fungsional.
Molekul RNA harus membuat salinan yang sangat mirip dengan aslinya untuk mencapai keseimbangan yang sama seperti yang mengatur evolusi Darwin di alam. Jika salinannya berubah terlalu banyak, kemampuan RNA merosot dan segalanya menjadi menurun dengan cepat. Bayangkan mesin fotokopi tidak berfungsi sehingga menghasilkan salinan gambar yang buram atau pudar. Setelah ditempatkan di mesin, itu menciptakan salinan baru yang buram dan bahkan lebih buruk lagi.
“Jika tingkat kesalahan terlalu tinggi, Anda tidak dapat mempertahankannya [genetic] informasi,” kata Joyce. “Itu meledak begitu saja. Kesalahan terjadi terlalu cepat sehingga seleksi Darwin tidak dapat memilih pemenangnya, mereka yang paling siap untuk bertahan hidup, dan “di sekitar evolusi, Anda hanya melihat populasi menyebar ke wilayah tak bertuan.”
Meskipun penyalinannya harus sangat bagus, namun tidak selalu sempurna. Tanpa ruang untuk melakukan kesalahan, RNA tidak akan mampu beradaptasi ketika lingkungannya berubah, sebagaimana yang harus dilakukan makhluk hidup di alam liar. Misalnya, bayangkan seekor kucing Sphynx yang tidak berbulu berjuang untuk bertahan hidup ketika suhu turun dan dunia menuju zaman es baru. Dalam skenario yang tidak terduga ini, kucing harus segera mengubah sifat tidak berbulunya.
Cumi-cumi dan gurita dapat menulis ulang RNA mereka. Itukah sebabnya mereka begitu pintar?
Dalam karya barunya, para ilmuwan Salk telah menciptakan RNA yang membuat salinan dari sesuatu yang disebut RNA martil. Alih-alih menyalin molekul RNA lain, hiu martil malah memotongnya. Ketika RNA membuat salinan hiu martil, setiap generasi baru masih bisa memotong; masing-masing juga lebih mudah untuk disalin.
John Chaput, seorang profesor ilmu farmasi di Universitas California, Irvine, yang tidak terlibat dalam penelitian ini, menyebut penyeberangan batas yang dilakukan tim Salk sebagai sesuatu yang “monumental”, dan menambahkan bahwa “pada awalnya saya melihatnya sebagai sebuah bagian kecil dari rahang. … Ini sangat rapi.”
Untuk menunjukkan bahwa RNA mereka dapat direplikasi dengan lebih baik, tim Salk menguji versi generasi ke-71 terhadap salah satu nenek moyang jauhnya. Generasi baru telah melampaui pendahulunya dalam hal pembuatan salinan persisnya.
“Secara umum, saya pikir ini adalah langkah maju yang besar” bagi teori RNA World, kata Claudia Bonfio, pemimpin kelompok junior di Universitas Strasbourg di Perancis, yang tidak terlibat dalam penelitian ini.
Bonfio, yang telah meneliti asal usul kehidupan selama dekade terakhir, menekankan bahwa “bidang ini menjadi sedikit lebih inklusif” dengan membayangkan permulaan di mana tidak hanya RNA yang ada, tetapi juga bahan penyusun kehidupan lainnya. Lainnya mungkin termasuk lipid, yang merupakan bagian dari membran sel, dan asam amino, senyawa organik yang ditemukan dalam protein.
Dalam skenario alternatif ini, kata Bonfio, blok bangunan yang berbeda menghuni kompartemen dalam versi sel yang primitif.
Dalam tanggapannya melalui email, Joyce berkata: “Saya setuju dengan pendapat Claudia bahwa kemungkinan akan ada lebih banyak lagi. [primordial] sup dari sekedar RNA. Mungkin evolusi berbasis RNA dimulai pada kompartemen lipid atau pada permukaan mineral atau dalam kombinasi dengan beberapa molekul lain.
Poin utamanya, kata Joyce, adalah bahwa “evolusi Darwin pada akhirnya mulai terjadi,” dan pada suatu titik di awal sejarah kehidupan, RNA memenuhi peran penting dalam menyimpan informasi genetik dan mempercepat reaksi kimia yang diperlukan untuk membuat salinan informasi tersebut. . .
Michael Kay, seorang profesor biokimia di Universitas Utah, menyebut makalah baru ini sebagai “kemajuan yang sangat menarik” yang memberikan teori RNA World “bukti kunci”. [to show] hal ini masuk akal dan masuk akal.” Ia menambahkan bahwa mesin fotokopi RNA yang dikembangkan di Salk “akan menyediakan alat yang berharga bagi orang-orang yang ingin melakukan eksperimen evolusi terkendali.”
Evolusi terarah, terkadang disebut evolusi tabung reaksi, adalah proses laboratorium yang memungkinkan ilmuwan meniru evolusi dengan memandu molekul dari generasi ke generasi, sehingga molekul memperoleh perbaikan yang membantunya bertahan hidup.
Meskipun percobaan dalam makalah baru ini memakan waktu dua tahun, Joyce dan rekan-rekannya membutuhkan waktu hampir 10 tahun untuk menyiapkan tahapannya, dengan sabar mempersiapkan generasi demi generasi molekul RNA.
Jika para ilmuwan dapat menciptakan RNA yang dapat menggandakan dirinya sendiri, maka evolusi dapat berlanjut dengan sendirinya.
“Yang harus kami lakukan hanyalah memberinya pasokan empat blok bangunan secara terus-menerus,” kata Joyce. RNA, seperti DNA, terdiri dari empat basa kimia, tiga di antaranya sama untuk keduanya: adenin, sitosin, dan guanin. Untuk komponen keempatnya, RNA memiliki basa urasil, sedangkan basa keempat DNA adalah timin.
Evolusi versi laboratorium akan memungkinkan molekul RNA beradaptasi ketika para ilmuwan mengubah suhu atau lingkungan.
“Yang lebih menyenangkan lagi,” kata Joyce, adalah memasukkan bahan kimia baru empat basa ke dalam RNA dan melihat apa yang bisa dilakukan evolusi terhadap bahan kimia tersebut.
“Setelah evolusi terjadi di Bumi,” katanya, “lihatlah semua hal menakjubkan yang diciptakannya.”
+ There are no comments
Add yours