TEORI SINTESIS ABIOTIK: KARAKTERISTIK UTAMA - BIOLOGI - 2025

The abiotik Sintesis Teori adalah postulat yang mengusulkan bahwa kehidupan berasal dari senyawa non-hidup (abiotik = non-hidup). Ini menunjukkan bahwa kehidupan secara bertahap muncul dari sintesis molekul organik. Di antara molekul organik ini, asam amino menonjol, yang merupakan prekursor struktur yang lebih kompleks yang memunculkan sel-sel hidup.

Para peneliti yang mengajukan teori ini adalah ilmuwan Rusia Alexander Oparin dan ahli biokimia Inggris John Haldane. Masing-masing ilmuwan ini, menyelidiki sendiri-sendiri, sampai pada hipotesis yang sama: bahwa asal mula kehidupan di Bumi berasal dari senyawa organik dan mineral (materi tak hidup) yang sebelumnya ada di atmosfer primitif.

John Haldane, salah satu promotor Teori Sintesis Abiotik

Terdiri dari apa?

Teori Sintesis Abiotik menetapkan bahwa asal mula kehidupan di Bumi adalah karena adanya campuran antara senyawa anorganik dan organik yang ada di atmosfer pada saat itu, yang sarat dengan hidrogen, metana, uap air, karbon dioksida dan amonia.

Teori Oparin dan Haldane

Oparin dan Haldane mengira bahwa Bumi purba memiliki atmosfer yang berkurang; yaitu, atmosfer dengan sedikit oksigen di mana molekul yang ada cenderung menyumbangkan elektronnya.

Selanjutnya, atmosfer akan berangsur-angsur berubah, menimbulkan molekul sederhana seperti molekul hidrogen (H2), metana (CH4), karbon dioksida (CO2), amonia (NH3) dan uap air (H2O). Dalam kondisi ini, mereka menyarankan agar:

- Molekul sederhana bisa saja bereaksi, menggunakan energi dari sinar matahari, pelepasan listrik dari badai, panas dari inti bumi, di antara jenis energi lain yang pada akhirnya memengaruhi reaksi fisikokimia.

- Ini mendorong pembentukan coacervates (sistem molekul tempat kehidupan berasal, menurut Oparin) yang mengapung di lautan.

- Dalam "kaldu primitif" ini kondisinya memadai sehingga bahan penyusunnya dapat digabungkan dalam reaksi selanjutnya.

- Molekul (polimer) yang lebih besar dan lebih kompleks seperti protein dan asam nukleat terbentuk dari reaksi ini, kemungkinan disebabkan oleh adanya air di kolam dekat laut.

- Polimer ini dapat dirakit menjadi unit atau struktur yang dapat dipertahankan dan direplikasi. Oparin mengira mereka bisa jadi "koloni" protein yang dikelompokkan bersama untuk melakukan metabolisme, dan Haldane menyarankan bahwa makromolekul menjadi tertutup dalam membran untuk membentuk struktur seperti sel.

Pertimbangan atas teori

Detail model ini mungkin kurang tepat. Misalnya, ahli geologi sekarang percaya bahwa atmosfer awal tidak menyusut, dan tidak jelas apakah kolam di tepi laut kemungkinan besar merupakan tempat munculnya kehidupan pertama kali.

Namun, ide dasar "pembentukan kelompok molekul sederhana secara bertahap dan spontan, kemudian pembentukan struktur yang lebih kompleks, dan akhirnya perolehan kemampuan untuk mereplikasi diri" tetap menjadi inti dari sebagian besar hipotesis tentang asal mula kehidupan sebenarnya.

Eksperimen yang mendukung Teori sintesis abiotik

Percobaan Miller dan Urey

Pada tahun 1953, Stanley Miller dan Harold Urey melakukan percobaan untuk menguji gagasan Oparin dan Haldane. Mereka menemukan bahwa molekul organik dapat diproduksi secara spontan di bawah kondisi reduksi yang mirip dengan yang terjadi di Bumi awal yang dijelaskan sebelumnya.

Miller dan Urey membangun sistem tertutup yang berisi sejumlah air panas dan campuran gas yang dianggap melimpah di atmosfer awal Bumi: metana (CH4), karbon dioksida (CO2), dan amonia (NH3).

Untuk mensimulasikan petir yang dapat menyediakan energi yang dibutuhkan untuk reaksi kimia yang menghasilkan polimer yang lebih kompleks, Miller dan Urey mengirimkan muatan listrik melalui elektroda dalam sistem eksperimental mereka.

Percobaan Miller dan Urey

Setelah menjalankan percobaan selama seminggu, Miller dan Urey menemukan bahwa berbagai jenis asam amino, gula, lipid, dan molekul organik lainnya telah terbentuk.

Molekul besar dan kompleks - seperti DNA dan protein - hilang. Namun, percobaan Miller-Urey menunjukkan bahwa setidaknya beberapa blok penyusun molekul ini dapat terbentuk secara spontan dari senyawa sederhana.

Eksperimen Juan Oró

Melanjutkan pencarian asal usul kehidupan, ilmuwan Spanyol Juan Oró menggunakan pengetahuan biokimianya untuk mencapai sintesis, di bawah kondisi laboratorium, molekul organik lain yang penting bagi kehidupan.

Oró mereplikasi kondisi percobaan Miller dan Urey, yang menghasilkan turunan sianida dalam jumlah besar.

Dengan menggunakan produk ini (asam hidrosianat), ditambah amonia dan air, peneliti ini mampu mensintesis molekul adenin, salah satu dari 4 basa nitrogen DNA dan salah satu komponen ATP, molekul fundamental untuk menyediakan energi bagi sebagian besar makhluk hidup. .

Ketika temuan ini diterbitkan pada tahun 1963, itu tidak hanya memiliki dampak ilmiah tetapi juga dampak yang populer, karena menunjukkan kemungkinan munculnya nukleotida secara spontan di Bumi awal tanpa pengaruh eksternal.

Dia juga berhasil mensintesis, menciptakan kembali di laboratorium lingkungan yang mirip dengan yang ada di Bumi primitif, senyawa organik lainnya, terutama lipid yang merupakan bagian dari membran sel, beberapa protein dan enzim aktif yang penting dalam metabolisme.

Eksperimen Sydney Fox

Pada tahun 1972, Sydney Fox dan kolaboratornya melakukan percobaan yang memungkinkan mereka menghasilkan struktur dengan sifat membran dan osmotik; artinya, mirip dengan sel hidup, yang mereka sebut mikrosferul proteinoid.

Dengan menggunakan campuran kering asam amino, mereka memanaskannya sampai suhu sedang; dengan demikian mereka mencapai pembentukan polimer. Polimer ini, bila dilarutkan dalam garam, membentuk tetesan kecil seukuran sel bakteri yang mampu melakukan reaksi kimia tertentu.

Mikrosferul ini memiliki selubung ganda yang permeabel, mirip dengan membran sel saat ini, yang memungkinkannya untuk terhidrasi dan mengalami dehidrasi tergantung pada perubahan lingkungan tempat mereka berada.

Semua pengamatan yang diperoleh dari studi tentang mikrosferul ini, menunjukkan gambaran tentang jenis proses yang bisa menghasilkan sel pertama.

Eksperimen Alfonso Herrera

Peneliti lain melakukan eksperimen mereka sendiri untuk mencoba mereplikasi struktur molekul yang memunculkan sel pertama. Alfonso Herrera, seorang ilmuwan Meksiko, berhasil membuat struktur artifisial yang dia sebut sulfobios dan colpoids.

Herrera menggunakan campuran zat-zat seperti amonium sulfosianida, amonium tiosanat dan formaldehida, yang dengannya ia mampu mensintesis struktur kecil dengan berat molekul tinggi. Struktur kaya sulfur ini diatur dengan cara yang mirip dengan sel hidup, itulah sebabnya dia menyebutnya sulfobia.

Demikian pula, ia mencampurkan minyak zaitun dan bensin dengan sejumlah kecil natrium hidroksida untuk menghasilkan jenis mikrostruktur lain yang diatur dengan cara yang mirip dengan protozoa; dia menamai mikrosfer ini colpoids.

Referensi

1. Carranza, G. (2007). Biologi I. Ambang Editorial, Meksiko.
2. Flores, R., Herrera, L. & Hernández, V. (2004). Biology 1 (edisi ke-1st). Progreso Editorial.
3. Fox, SW (1957). Masalah Kimiawi dari Pembangkitan Spontan. Jurnal Pendidikan Kimia, 34 (10), 472-479.
4. Fox, SW, & Harada, K. (1958). Kopolimerisasi termal asam amino menjadi produk yang menyerupai protein. Sains, 128, 1214.
5. Gama, A. (2004). Biology: Biogenesis and Microorganisms (edisi ke-2nd). Pendidikan Pearson.
6. Gama, A. (2007). Biology I: A Constructivist Approach (edisi ke-3rd). Pendidikan Pearson.
7. Gordon-Smith, C. (2003). Hipotesis Oparin-Haldane. Dalam Origin of life: Landmark abad ke-20. Diperoleh dari: simsoup.info
8. Herrera, A. (1942). Teori Baru tentang Asal Usul dan Sifat Kehidupan. Sains, 96: 14.
9. Ledesma-Mateos, I., & Cleaves, HJ (2016). Alfonso Luis Herrera dan Awal Evolusi dan Studi tentang Asal Usul Kehidupan di Meksiko. Jurnal Evolusi Molekuler, 83 (5-6), 193-203.
10. McCollom, T. (2013). Miller-Urey dan seterusnya: Apa yang telah dipelajari tentang reaksi sintesis organik prebiotik dalam 60 tahun terakhir?. Review Tahunan Ilmu Bumi dan Planet, 41, 207-229.
11. Miller, S. (1953) Produksi asam amino di bawah kemungkinan kondisi Bumi primitif. Sains 117: 528– 529
12. Miller, SL (1955). Produksi Beberapa Senyawa Organik dalam Kemungkinan Kondisi Bumi Primitif. Jurnal American Chemical Society.
13. Miller, SL, Urey, HC, & Oró, J. (1976). Asal usul senyawa organik di bumi primitif dan di meteorit. Jurnal Evolusi Molekuler, 9 (1), 59-72.
14. Oñate, L. (2010). Biologi 1, Volume 1. Editor Pembelajaran Cengage.
15. Parker, ET, Cleaves, HJ, Callahan, MP, Dworkin, JP, Glavin, DP, Lazcano, A., & Bada, JL (2011). Sintesis Prebiotik Metionin dan Senyawa Organik yang Mengandung Belerang Lainnya di Bumi Primitif: Penilaian Ulang Kontemporer Berdasarkan Eksperimen Stanley Miller 1958 yang Tidak Diterbitkan. Origins of Life dan Evolution of Biospheres, 41 (3), 201–212.