ABIOGENESIS: TEORI UTAMA - BIOLOGI - 2025

The abiogenesis mengacu pada jumlah proses dan langkah-langkah yang berasal bentuk pertama kehidupan di bumi, lembam blok awal monomer, dengan berlalunya waktu yang mampu untuk meningkatkan kompleksitas mereka. Berdasarkan teori ini, kehidupan muncul dari molekul yang tidak hidup, dalam kondisi yang sesuai.

Nampaknya setelah abiogenesis menghasilkan sistem kehidupan sederhana, evolusi biologis bertindak untuk memunculkan semua bentuk kehidupan kompleks yang ada saat ini.

Sumber: pixabay.com

Beberapa peneliti percaya bahwa proses abiogenesis harus terjadi setidaknya sekali dalam sejarah bumi untuk memunculkan organisme hipotetis LUCA atau leluhur bersama universal terakhir (dari akronim dalam bahasa Inggris, leluhur bersama universal terakhir), sekitar 4 miliar yang lalu tahun.

Diusulkan bahwa LUCA pasti memiliki kode genetik berdasarkan molekul DNA, yang dengan empat basa dikelompokkan dalam triplet, menyandikan 20 jenis asam amino penyusun protein. Peneliti mencoba memahami asal mula kehidupan mempelajari proses abiogenesis yang memunculkan LUCA.

Jawaban atas pertanyaan ini telah banyak dipertanyakan dan sering kali diselimuti kabut misteri dan ketidakpastian. Karena alasan ini, ratusan ahli biologi telah mengajukan serangkaian teori yang berkisar dari kemunculan sup purba hingga penjelasan yang berkaitan dengan xenobiologi dan astrobiologi.

Terdiri dari apa?

Teori abiogenesis didasarkan pada proses kimia dimana bentuk kehidupan yang paling sederhana muncul dari prekursor tak bernyawa.

Diasumsikan bahwa proses abiogenesis terjadi secara terus menerus, berbeda dengan pandangan kemunculan yang tiba-tiba pada suatu peristiwa yang beruntung. Jadi, teori ini mengasumsikan adanya kontinum antara materi tak hidup dan sistem kehidupan pertama.

Demikian pula, serangkaian skenario bervariasi disarankan di mana permulaan kehidupan dapat terjadi dari molekul anorganik. Lingkungan ini umumnya ekstrim dan berbeda dengan kondisi bumi saat ini.

Kondisi prebiotik yang diduga ini sering kali direproduksi di laboratorium untuk mencoba menghasilkan molekul organik, seperti eksperimen Miller dan Urey yang terkenal.

Asal usul kehidupan: teori

Asal usul kehidupan telah menjadi salah satu topik paling kontroversial bagi para ilmuwan dan filsuf sejak zaman Aristoteles. Menurut pemikir penting ini, materi yang membusuk dapat diubah menjadi hewan hidup berkat tindakan alam yang spontan.

Abiogenesis menurut pemikiran Aristoteles dapat diringkas dalam frasa terkenalnya omne vivum ex vivo, yang berarti "semua kehidupan berasal dari kehidupan".

Selanjutnya, sejumlah besar model, teori dan spekulasi telah mencoba menjelaskan kondisi dan proses yang mengarah pada asal mula kehidupan.

Teori yang paling menonjol, baik dari sudut pandang sejarah maupun ilmiah, yang berusaha menjelaskan asal mula sistem kehidupan pertama akan dijelaskan di bawah ini:

Teori generasi spontan

Pada awal abad ke-17, dipostulatkan bahwa bentuk kehidupan dapat muncul dari elemen tak bernyawa. Teori generasi spontan diterima secara luas oleh para pemikir saat itu karena mendapat dukungan Gereja Katolik. Dengan demikian, makhluk hidup dapat bertunas baik dari orang tuanya maupun dari materi tak hidup.

Di antara contoh paling terkenal yang digunakan untuk mendukung teori ini adalah munculnya cacing dan serangga lain pada daging yang membusuk, katak yang muncul dari lumpur, dan tikus yang muncul dari pakaian kotor dan keringat.

Nyatanya, ada resep yang menjanjikan penciptaan hewan hidup. Misalnya, untuk dapat membuat tikus dari benda mati, butiran gandum harus dikombinasikan dengan pakaian kotor di lingkungan yang gelap dan tikus hidup muncul selama beberapa hari.

Para pendukung campuran ini berpendapat bahwa keringat manusia pada pakaian dan fermentasi gandum adalah agen pengarah pembentukan kehidupan.

Sanggahan generasi spontan

Pada abad ketujuh belas, kekurangan dan kesenjangan mulai diperhatikan dalam pernyataan teori generasi spontan. Baru pada tahun 1668 fisikawan Italia Francesco Redi menemukan desain eksperimental yang sesuai untuk menolaknya.

Dalam eksperimen terkontrolnya, Redi menempatkan potongan daging halus yang dibungkus kain muslin dalam wadah steril. Stoples ini ditutup dengan kain kasa, jadi tidak ada yang bisa bersentuhan dengan daging. Selain itu, eksperimen tersebut menampilkan satu set toples lain yang tidak ditutup.

Selama berhari-hari, cacing hanya terlihat di toples yang tidak ditutup, karena lalat bisa masuk dengan bebas dan bertelur. Untuk stoples yang tertutup, telur diletakkan langsung di atas kain kasa.

Demikian pula, peneliti Lazzaro Spallanzani mengembangkan serangkaian eksperimen untuk menolak premis munculnya spontan. Untuk melakukan ini, dia membuat serangkaian kaldu yang direbus dalam waktu lama untuk menghancurkan mikroorganisme yang akan hidup di sana.

Namun, para pendukung generasi spontan mengklaim bahwa jumlah panas yang menyebabkan kaldu terkena berlebihan dan menghancurkan "kekuatan hidup".

Kontribusi Pasteur

Belakangan, pada tahun 1864, ahli biologi dan kimiawan Prancis Louis Pasteur berupaya mengakhiri postulat generasi spontan.

Untuk memenuhi tujuan ini, Pasteur membuat wadah kaca yang dikenal sebagai "labu leher angsa", karena bentuknya yang panjang dan ujungnya melengkung, sehingga mencegah masuknya mikroorganisme.

Dalam wadah ini Pasteur merebus sederet kaldu yang tetap steril. Saat leher salah satunya patah, maka menjadi terkontaminasi dan mikroorganisme berkembang biak dalam waktu singkat.

Bukti yang diberikan oleh Pasteur tidak terbantahkan, berhasil membalikkan teori yang berlangsung selama lebih dari 2.500 tahun.

Panspermia

Pada awal 1900-an, ahli kimia Swedia Svante Arrhenius menulis sebuah buku berjudul "The Creation of Worlds" di mana dia menyatakan bahwa kehidupan datang dari luar angkasa melalui spora yang tahan terhadap kondisi ekstrim.

Secara logika, teori panspermia dikelilingi oleh banyak kontroversi, selain itu tidak terlalu memberikan penjelasan tentang asal mula kehidupan.

Teori kemosintetik

Ketika meneliti percobaan Pasteur, salah satu kesimpulan tidak langsung dari buktinya adalah bahwa mikroorganisme hanya berkembang dari orang lain, yaitu kehidupan hanya dapat berasal dari kehidupan. Fenomena ini disebut "biogenesis".

Mengikuti perspektif ini, teori evolusi kimia akan muncul, dipimpin oleh Alexander Oparin dari Rusia dan orang Inggris John DS Haldane.

Pandangan ini, juga disebut teori kemosintetik Oparin-Haldane, mengusulkan bahwa dalam lingkungan prebiotik bumi memiliki atmosfer tanpa oksigen dan tinggi dalam uap air, metana, amonia, karbon dioksida dan hidrogen, membuatnya sangat reduktif.

Di lingkungan ini terdapat berbagai gaya seperti pelepasan listrik, radiasi matahari dan radioaktivitas. Gaya-gaya ini bekerja pada senyawa anorganik, menghasilkan molekul yang lebih besar, menciptakan molekul organik yang dikenal sebagai senyawa prebiotik.

Percobaan Miller dan Urey

Pada pertengahan 1950-an, peneliti Stanley L. Miller dan Harold C. Urey berhasil menciptakan sistem cerdik yang mensimulasikan kondisi kuno atmosfer di bumi mengikuti teori Oparin-Haldane.

Stanley dan Urey menemukan bahwa dalam kondisi "primitif" ini, senyawa anorganik sederhana dapat menghasilkan molekul organik kompleks, yang penting bagi kehidupan, seperti asam amino, asam lemak, urea, dan lain-lain.

Pembentukan polimer

Meskipun percobaan yang disebutkan di atas menunjukkan cara yang masuk akal darimana biomolekul yang merupakan bagian dari sistem kehidupan berasal, mereka tidak menyarankan penjelasan apapun untuk proses polimerisasi dan peningkatan kompleksitas.

Ada beberapa model yang mencoba menjelaskan pertanyaan ini. Yang pertama melibatkan permukaan mineral padat, di mana luas permukaan tinggi dan silikat dapat bertindak sebagai katalisator molekul karbon.

Jauh di dalam lautan, ventilasi hidrotermal merupakan sumber katalis yang tepat, seperti besi dan nikel. Menurut percobaan laboratorium, logam ini berpartisipasi dalam reaksi polimerisasi.

Akhirnya, di palung samudra terdapat kolam air panas, yang karena proses penguapan dapat mendukung konsentrasi monomer, mendukung pembentukan molekul yang lebih kompleks. Hipotesis "sup primordial" didasarkan pada asumsi ini.

Rekonsiliasi hasil Miller dan Pasteur

Mengikuti urutan gagasan yang dibahas di bagian sebelumnya, kami mendapati bahwa eksperimen Pasteur membuktikan bahwa kehidupan tidak muncul dari bahan-bahan yang lembam, sedangkan bukti dari Miller dan Urey menunjukkan bahwa hal itu muncul, tetapi pada tingkat molekuler.

Untuk mempertemukan kedua hasil tersebut, harus diingat bahwa komposisi atmosfer bumi saat ini sangat berbeda dengan atmosfer prebiotik.

Oksigen yang ada di atmosfer saat ini akan beroperasi sebagai "perusak" molekul dalam formasi. Perlu juga diperhatikan bahwa sumber energi yang diduga mendorong pembentukan molekul organik tidak lagi hadir dengan frekuensi dan intensitas lingkungan prebiotik.

Semua bentuk kehidupan yang ada di bumi terdiri dari sekumpulan blok struktural dan biomolekul besar, yang disebut protein, asam nukleat, dan lipid. Dengan mereka Anda bisa "mempersenjatai" dasar kehidupan saat ini: sel.

Dalam sel kehidupan dilestarikan, dan pada prinsip ini Pasteur didasarkan untuk menegaskan bahwa setiap makhluk hidup harus berasal dari makhluk lain yang sudah ada sebelumnya.

Dunia RNA

Peran autokatalisis selama abiogenesis sangat penting, itulah sebabnya salah satu hipotesis paling terkenal tentang asal usul kehidupan adalah tentang dunia RNA, yang mendalilkan awal dari molekul rantai tunggal dengan kapasitas untuk mereplikasi diri.

Gagasan RNA ini menunjukkan bahwa biokatalis pertama bukanlah molekul yang bersifat protein melainkan molekul RNA - atau polimer yang mirip dengannya - dengan kemampuan untuk mengkatalisasi.

Asumsi ini didasarkan pada sifat RNA untuk mensintesis fragmen pendek menggunakan anil yang mengarahkan proses, selain mendorong pembentukan ikatan peptida, ester, dan glikosidik.

Menurut teori ini, RNA leluhur dikaitkan dengan beberapa kofaktor seperti logam, pirimidin, dan asam amino. Dengan kemajuan dan peningkatan kompleksitas metabolisme, kemampuan untuk mensintesis polipeptida muncul.

Dalam perjalanan evolusi, RNA digantikan oleh molekul yang lebih stabil secara kimiawi: DNA.

Konsepsi saat ini tentang asal mula kehidupan

Saat ini diduga bahwa kehidupan bermula dari skenario ekstrim: daerah samudra dekat ventilasi vulkanik di mana suhunya bisa mencapai 250 ° C dan tekanan atmosfer melebihi 300 atmosfer.

Kecurigaan ini muncul dari keragaman bentuk kehidupan yang ditemukan di wilayah yang bermusuhan ini dan prinsip ini dikenal sebagai "teori dunia panas".

Lingkungan ini telah dijajah oleh archaebacteria, organisme yang mampu tumbuh, berkembang dan bereproduksi di lingkungan yang ekstrim, mungkin sangat mirip dengan kondisi prebiotik (termasuk konsentrasi oksigen rendah dan kadar CO _{2 yang} tinggi ).

Stabilitas termal lingkungan ini, perlindungan yang diberikannya terhadap perubahan mendadak, dan aliran gas yang konstan adalah beberapa atribut positif yang membuat dasar laut dan ventilasi vulkanik cocok untuk lingkungan asal kehidupan.

Istilah biogenesis dan abiogenesis

Pada tahun 1974, peneliti terkenal Carl Sagan menerbitkan sebuah artikel yang mengklarifikasi penggunaan istilah biogenesis dan abiogenesis. Menurut Sagan, kedua istilah tersebut telah digunakan secara keliru dalam artikel yang berkaitan dengan penjelasan tentang asal mula makhluk hidup pertama.

Di antara kesalahan tersebut adalah menggunakan istilah biogenesis sebagai antonimnya sendiri. Artinya, biogenesis digunakan untuk mendeskripsikan asal mula kehidupan dimulai dari bentuk kehidupan lain, sedangkan abiogenesis mengacu pada asal mula kehidupan dari benda mati.

Dalam pengertian ini, jalur biokimia kontemporer dianggap biogenik dan jalur metabolisme prebiologis adalah abiogenik. Oleh karena itu, penggunaan kedua istilah tersebut perlu memberi perhatian khusus.

Referensi

1. Bergman, J. (2000). Mengapa abiogenesis tidak mungkin. Creation Research Society Quarterly, 36 (4).
2. Pross, A., & Pascal, R. (2013). Asal mula kehidupan: apa yang kita tahu, apa yang bisa kita ketahui dan apa yang tidak akan pernah kita ketahui. Open Biology, 3 (3), 120190.
3. Sadava, D., & Purves, WH (2009). Kehidupan: ilmu biologi. Panamerican Medical Ed.
4. Sagan, C. (1974). Tentang istilah 'biogenesis' dan 'abiogenesis'. Origins of Life dan Evolution of Biospheres, 5 (3), 529–529.
5. Schmidt, M. (2010). Xenobiology: bentuk kehidupan baru sebagai alat biosafety yang paling mutakhir. Bioessays, 32 (4), 322-331.
6. Serafino, L. (2016). Abiogenesis sebagai tantangan teoretis: Beberapa refleksi. Jurnal biologi teoretis, 402, 18-20.