Ilmuwan mengungkap bagaimana sel pertama bisa

Artikel ini telah ditinjau sesuai dengan proses dan kebijakan editorial Science X. Para editor telah menekankan atribut berikut sambil memastikan kredibilitas konten:

fakta diverifikasi

publikasi yang ditinjau oleh rekan sejawat

sumber terpercaya

membenarkan

OKE! Kredit: Institut Penelitian Scripps

× tutup

Kredit: Institut Penelitian Scripps

Sekitar 4 miliar tahun yang lalu, kondisi yang cocok untuk kehidupan berkembang di Bumi. Asal usul kehidupan Para ilmuwan sering bertanya-tanya apakah jenis bahan kimia yang ditemukan di bumi awal serupa dengan yang dibutuhkan kehidupan saat ini. Mereka mengetahui bahwa gumpalan lemak berbentuk bulat, yang disebut sel proto, merupakan cikal bakal sel pada masa asal mula kehidupan. Namun bagaimana sel proto sederhana pertama kali muncul dan terdiversifikasi hingga akhirnya menghasilkan kehidupan di Bumi?

Kini, para ilmuwan Scripps Research telah menemukan satu cara yang masuk akal bagaimana sel proto pertama kali terbentuk dan berkembang secara kimiawi untuk memungkinkan beragam fungsi.

Temuan yang dipublikasikan secara online pada 29 Februari 2024 di jurnal Chem ini menunjukkan bahwa proses kimia yang disebut fosforilasi (di mana gugus fosfat ditambahkan ke suatu molekul) mungkin terjadi lebih awal dari yang diperkirakan sebelumnya. Hal ini akan menghasilkan sel proto beruntai ganda yang secara struktural lebih kompleks yang mampu menampung reaksi kimia dan membelah dengan fungsi berbeda. Dengan mengungkap bagaimana sel proto muncul, para ilmuwan dapat lebih memahami bagaimana evolusi awal bisa terjadi.

“Pada titik tertentu, kita semua bertanya-tanya dari mana kita berasal. Kami sekarang telah menemukan cara yang masuk akal bahwa fosfat dapat dimasukkan ke dalam struktur mirip sel lebih awal dari yang diperkirakan sebelumnya, sehingga menjadi bahan penyusun kehidupan,” kata Ramanarayanan Krishnamurthy. Ph.D., penulis senior dan profesor di Departemen Kimia di Scripps Research.

“Temuan ini membantu kita lebih memahami lingkungan kimia di masa awal Bumi sehingga kita dapat mengungkap asal usul kehidupan dan bagaimana kehidupan mungkin berevolusi di masa awal Bumi.”

Vesikel dalam struktur mirip sel proto. Kredit: Penelitian Scripps

Krishnamurthy dan timnya sedang mempelajari bagaimana proses kimia yang memunculkan bahan kimia dan struktur sederhana yang ada sebelum kehidupan di bumi prebiotik terjadi. Krishnamurthy juga merupakan salah satu pemimpin inisiatif NASA untuk menyelidiki bagaimana kehidupan muncul dari lingkungan awal ini.

Untuk penelitian ini, Krishnamurthy dan timnya berkolaborasi dengan laboratorium biofisika materi lunak Ashok Deniz, Ph.D., penulis senior dan profesor di Departemen Biologi Struktural dan Komputasi Integratif di Scripps Research. Mereka mencoba menyelidiki apakah fosfat mungkin terlibat dalam pembentukan sel proto. Fosfat hadir di hampir setiap reaksi kimia dalam tubuh, sehingga Krishnamurthy menduga bahwa mereka mungkin hadir lebih awal dari yang diperkirakan sebelumnya.

Para ilmuwan mengira bahwa sel proto muncul dari asam lemak, namun tidak jelas bagaimana sel proto diubah dari rantai tunggal menjadi rantai ganda fosfat, sehingga memungkinkan mereka menjadi lebih stabil dan menyimpan reaksi kimia.

Para ilmuwan ingin meniru kemungkinan kondisi prebiotik – lingkungan yang ada sebelum kehidupan muncul. Pertama, mereka mengidentifikasi tiga kemungkinan campuran bahan kimia yang berpotensi membentuk vesikel, struktur lipid berbentuk bola yang mirip dengan sel proto.

Bahan kimia yang digunakan termasuk asam lemak dan gliserol (produk sampingan umum dari pembuatan sabun yang mungkin sudah ada pada masa awal Bumi). Selanjutnya, mereka mengamati reaksi campuran tersebut dan menambahkan bahan kimia lain untuk membuat campuran baru. Larutan ini didinginkan dan dipanaskan semalaman dengan sedikit pengocokan untuk mendorong reaksi kimia.

Mereka kemudian menggunakan pewarna fluoresen untuk memeriksa campuran dan menilai apakah vesikel telah terbentuk. Dalam kasus tertentu, para peneliti juga memvariasikan pH dan rasio komponen untuk lebih memahami bagaimana faktor-faktor ini mempengaruhi pembentukan vesikel. Mereka juga melihat pengaruh ion logam dan suhu terhadap stabilitas vesikel.

Informasi lebih lanjut:
Secara Eksperimental Memodelkan Munculnya Vesikel Fosfolipid yang Masuk Akal Secara Prebiotik, Chem (2024). DOI: 10.1016/j.chempr.2024.02.007. www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(24)00069-X

Informasi dari buku harian:
kimia