Awal Kehidupan Di Bumi Berasal Dari Air Panas

2015

Pori-pori mikro berisi air pada batu panas mungkin saja bertindak sebagai pembibitan kehidupan diperiode awal bumi. Baru-baru ini, tim ilmuwan Ludwig Maximilians Universitaet (LMU) di Munich membuktikan bahwa gradien suhu dalam sistem berpori menjadi penyebab replikasi siklus dan munculnya asam nukleat. 

Lalu, bagaimana pertama kali habitat kehidupan muncul diawal Bumi? Salah satu prasyarat terbentuknya awal kehidupan di bumi bahwa biomolekul relatif sederhana harus berkesempatan untuk membentuk struktur yang lebih kompleks, mampu menggandakan diri dan bisa menyimpan informasi genetik dalam bentuk kimia yang stabil. 

Awal Kehidupan Di Bumi, Terbentuknya DNA Pertama

Profesor Braun dan ilmuwan LMU telah berhasil membangun sistem yang memungkinkan evolusi Darwin otonom dan biomolekul yang lebih kompleks, sebuah kondisi realistis dimana kehidupan bisa terbentuk dengan prinsip berevolusi. Pada dasarnya, kehidupan merupakan fenomena non-kesetimbangan termodinamika, sehingga awal kehidupan di bumi membutuhkan ketidakseimbangan lokal dan didorong sumber energi eksternal. 

Prof Braun membuktikan hipotesis ini di laboratorium, mereka menggunakan tabung kapiler kaca kecil untuk menciptakan sebuah analog dari pori-pori alami yang ditemukan pada batu, memanaskan pori dari satu sisi dan membiarkan air yang mengandung fragmen DNA dilarutkan linear panjang agar meresap. Kondisi ini membuat untaian panjang terperangkap didalam pori-pori yang terkena panas, dimana hal ini sering ditemukan dalam formasi batuan beku dan umumnya berasal dari batuan vulkanik purba. Efek suhu ditingkatkan dengan adanya inklusi logam dalam batuan mencapai tingkat 100 kali lebih tinggi dari air.

Skenario ini memerlukan beberapa cara mengumpulkan molekul prekursor berbentuk yang sangat terkonsentrasi dalam larutan. Di awal terbentuknya lautan, senyawa tersebut muncul dalam konsentrasi rendah. Profesor Dieter Braun menggambarkan pengaturan yang menyediakan kondisi diperlukan, eksperimental menunjukkan bahwa sistem pori di dasar laut dipanaskan melalui aktivitas gunung berapi. Situasi ini dianggap sebagai ruang reaksi sintesis molekul RNA yang berfungsi sebagai pembawa informasi turun-temurun dalam biosfer yang tercipta saat ini.

Prof Braun mengatakan, persyaratan utama awal kehidupan di bumi adalah sumber panas dilokalisasi pada satu sisi pori memanjang, sehingga air disisi itu secara signifikan lebih hangat daripada sisi lain. Biomolekul yang terbentuk dicuci ke dalam pori-pori kemudian terperangkap dan terkonsentrasi dengan gradien suhu, sehingga memenuhi prasyarat utama dalam pembentukan dan replikasi struktur molekul yang lebih kompleks. 

Efek perangkap molekul merupakan konsekuensi dari thermophoresis, molekul dalam gradien suhu bergerak dari tempat hangat ke tempat yang lebih dingin sehingga polimer lama terjebak. Kondisi ini merupakan faktor penting dalam evolusi asam nukleat seperti RNA dan DNA, karena molekul bisa menyimpan lebih banyak informasi genetik.

Tak hanya asam nukleat dipertahankan dalam pori-pori, tim ilmuwan juga mereplikasi dibawah kondisi ini. Di zona panas, untaian ganda dipisahkan menjadi untaian komponen dalam beberapa menit. Untaian tunggal kemudian diangkut melalui konveksi dan kembali ke tempat yang lebih dingin daripada pori-pori. Prekursor kimia disetiap helai DNA yang dimasukkan ke dalam pori-pori bergerak terus menerus, helaian yang bagus kemudian bertindak sebagai wadah polimerisasi komplementer. Ketika asam nukleat menumpuk ke tingkat di luar kapasitas penyimpanan pori-pori, molekul baru yang direplikasi dapat memisahkan diri dan mengambil sistem pori ditempat lain yang masih kosong.