Para ilmuwan sedang mencari tahu bagaimana sel pertama terbentuk

Sulit membayangkan dunia tanpa telepon, gedung, dan bahkan manusia. Namun pada suatu waktu, bumi adalah sup magma yang berapi-api.

Butuh beberapa ratus juta tahun bagi planet ini untuk mulai mendingin dan membentuk lautan air cair, dan kemudian beberapa juta tahun lagi bagi bakteri fotosintesis untuk berevolusi.

Namun pertanyaan tentang bagaimana sel pertama – dan asal mula kehidupan yang kita kenal – muncul telah membuat para ahli bingung sejak dahulu kala.

Namun kini tim ilmuwan di California mungkin telah menemukan kunci untuk mengungkap misteri berusia 4 miliar tahun ini.

Para ilmuwan di The Scripps Research Institute telah memberikan penjelasan yang berpotensi menjadi terobosan tentang bagaimana sel proto—pendahulu sel hidup modern—pertama kali muncul.

Temuan mereka, yang dipublikasikan pada 29 Februari, menunjukkan bahwa proses kimia penting yang disebut fosforilasi terjadi lebih awal dari yang diperkirakan.

Fosforilasi adalah pelekatan gugus fosfat ke suatu molekul, menyebabkan gugus tersebut berkembang secara kimia dan menjalankan berbagai fungsi.

Sel proto yang secara struktural lebih kompleks akan mampu menyimpan reaksi kimia dan berbagi fungsi yang berbeda, kata para ahli dalam siaran pers tentang pekerjaan mereka.

Dan ketika para ilmuwan mengetahui bagaimana sel proto muncul, mereka dapat lebih memahami bagaimana evolusi awal bisa terjadi.

Sel proto yang memungkinkan kehidupan berevolusi empat miliar tahun lalu hanya terdiri dari materi genetik yang dikelilingi oleh membran asam lemak (HHMI).

“Pada titik tertentu, kita semua bertanya-tanya di mana kita menikah,” kata ahli kimia Scripps Research Ramanarayanan Krishnamurthy, yang ikut menulis makalah tersebut, dalam sebuah pernyataan.

“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.

“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.”

Krishnamurthy dan rekan-rekannya sedang mempelajari bagaimana proses kimia yang memunculkan bahan kimia dan struktur sederhana yang ada sebelum kehidupan di bumi prebiotik terjadi.

Dalam makalahnya yang dimuat di jurnal kimiaberusaha 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 perkiraan sebelumnya.

Protosel telah lama diperkirakan berevolusi dari asam lemak, namun para ilmuwan belum dapat mengetahui bagaimana sel proto diubah dari rantai tunggal menjadi rantai ganda fosfat, yang memungkinkan mereka menjadi lebih stabil dan menjadi tempat terjadinya reaksi kimia, Scripps Catatan tim peneliti dalam siaran persnya adalah pesan.

Untuk menyelidiki hal ini, para ahli mensimulasikan kemungkinan kondisi prebiotik – lingkungan yang sudah ada sebelum kehidupan muncul.

Kehidupan di Bumi dimulai pada akhir periode tumbukan komet dan asteroid secara terus-menerus, sekitar 3,8 miliar tahun yang lalu (CNEOS)

Pertama, mereka mengidentifikasi tiga kemungkinan campuran bahan kimia yang berpotensi menciptakan vesikel – gumpalan lemak berbentuk bola yang mirip dengan sel proto. Bahan kimia yang digunakan termasuk asam lemak dan gliserol yang mungkin ada di awal Bumi.

Selanjutnya, mereka mengamati reaksi campuran tersebut dan menambahkan bahan kimia lain untuk membuat campuran baru. Larutan ini didinginkan dan kemudian dipanaskan berulang kali dan dikocok semalaman untuk mendorong reaksi kimia.

Krishnamurthy dan rekan penelitinya kemudian menggunakan pewarna fluoresen untuk menganalisis campuran dan menilai apakah telah terjadi pembentukan vesikel.

Mereka juga memvariasikan pH dan rasio komponen dalam beberapa sampel untuk lebih memahami bagaimana faktor-faktor ini mempengaruhi pembentukan vesikel. Selain itu, mereka memantau pengaruh ion logam dan suhu terhadap stabilitas vesikel.

“Vesikel tersebut mampu beralih dari lingkungan asam lemak ke lingkungan fosfolipid selama percobaan kami, menunjukkan bahwa lingkungan kimia serupa mungkin telah ada 4 miliar tahun yang lalu,” kata rekannya Sunil Pulletikurti, peneliti pascadoktoral di laboratorium Krishnamurthy. pernyataan.

Dia dan rekan satu timnya menyimpulkan bahwa asam lemak dan gliserol dapat mengalami fosforilasi untuk membentuk struktur dua rantai yang lebih stabil.

Misalnya, ester asam lemak yang berasal dari gliserol mungkin telah menyebabkan pembentukan vesikel dengan toleransi berbeda terhadap ion logam, suhu, dan pH—sebuah langkah penting dalam diversifikasi evolusi.

Ilmuwan di Scripps Research mengungkap bagaimana sel pertama terbentuk di Bumiyoutu.be

“Kami menemukan satu jalur yang masuk akal tentang bagaimana fosfolipid muncul selama proses evolusi kimia ini,” kata ahli biofisika Ashok Deniz, yang juga mengerjakan penelitian ini.

“Sangat menarik untuk mengungkap bagaimana kimia awal mungkin telah berubah sehingga memungkinkan adanya kehidupan di Bumi. Temuan kami juga menunjukkan kekayaan fisika menarik yang mungkin memainkan peran fungsional utama dalam perjalanan menuju sel modern.

Meskipun temuan mereka menarik, masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan.

Kini, Deniz, Krishnamurthy dan tim mereka mencoba mencari tahu mengapa beberapa vesikel berperilaku berbeda dari yang lain, dan dengan demikian lebih memahami proses dinamis sel proto.

Namun penelitian mereka tentu saja menimbulkan harapan bahwa suatu hari kita akan mengetahui secara pasti bagaimana kehidupan pertama kali muncul dari api purba ini.

Mendaftarlah untuk buletin mingguan Indy100 gratis kami

Sampaikan pendapat Anda dalam berita demokrasi kami. Klik ikon upvote di bagian atas halaman untuk membantu menaikkan artikel ini di peringkat indy100