Pertanyaan tentang bagaimana asal mula kehidupan di bumi ini masih menjadi misteri hingga kini. Dari semua yang para ilmuwan telah ketahui dan pelajari, dari data hasil penemuan fossil dan sejarah geologis, masih belum bisa diketahui secara pasti bagaimana bentuk kehidupan organik pertama kali bermula dari berbagai unsur anorganik (sebuah proses yang dikenal sebagai abiogenesis) jutaan tahun yang lalu.
Dan salah satu aspek yang paling sulit untuk ditemukan jawabannya adalah ketika berkenaan dengan peptida dan enzim, yang mirip dengan pertanyaan tentang mana yang lebih dulu ada, ayam atau telur?
Untuk memecahkan misteri ini, sebuah tim peneliti dari the University College London (UCL) belum lama ini melakukan sebuah penelitian yang secara efektif mendemostrasikan bagaimana peptida bisa terbentuk dalam kondisi lingkungan awal kehidupan di bumi.
Penelitian ini disajikan secara detil dalam sebuah artikel yang belum lama ini dipublikasikan dalam jurnal ilmiah Nature. Tim peneliti yang dipimpin oleh Dr. Matthew Powner, pengajar ilmu kimia organik di departemen kimia UCL, termasuk juga Pierre Canavelli dan Dr. Saidul Islam—keduanya adalah peneliti di UCL pada departemen organik dan kimia biologi.
Powner menjelaskan tujuan dari penelitian mereka dalam sebuah wawancara yang dilakukan belum lama ini dengan UCL News:
“Peptida, yang merupakan rantai dari asam amino, adalah salah satu elemen penting bagi semua bentuk kehidupan di bumi. Mereka membentuk susunan protein, berfungsi sebagai katalis dalam proses biologi pembentukannya, tetapi peptida itu sendiri memerlukan enzim untuk mengontrol formasi mereka terhadap asam amino. Jadi, kembali kita berhadapan dengan pertanyaan klasik ayam dan telur, bagaimana enzim pertama kali terbentuk?”
Seperti yang ditunjukkan dalam penelitian mereka, penelitian besar sebelumnya juga telah dilakukan untuk mencari tahu bagaimana peptida pertama kali terbentuk dan membentuk kehidupan. Tetapi semuanya hanya berfokus pada asam amino, bukan pada reaktivitas dari molekul pembentuknya yang disebut amino nitril.
Molekul amino nitril harus berada di lingkungan asam atau basa kuat untuk bisa membentuk asam amino, asam amino membutuhkan energi untuk membentuk peptida. Dan para peneliti dapat menemukan cara untuk memotong kedua langkah ini dengan menunjukkan bahwa peptida bisa terbentuk secara langsung dari amino nitril yang kaya energi.
Metode ini, memanfaatkan reaktivitas buatan dari aminonitril dengan molekul-molekul lainnya yang pernah menjadi bagian dari lingkungan bumi purba. Proses ini terjadi dengan menggabungkan hydrogen sulfida dengan amino nitril dan substrat kimia ferrisianida ([Fe(CN)6]3-]) di dalam air, yang akan menghasilkan peptida.
Disini terlihat bahwa amino nitril mampu membentuk formasi ikatan peptida di dalam air dengan sendirinya, dengan proses yang jauh lebih mudah dari pada dengan asam amino.
Sebagai tambahan, dari eksperimen ini bisa ditunjukkan bahwa proses ini bisa terjadi ditengah kondisi lingkungan yang dikelilingi oleh zat-zat kimia yang dilepaskan ketika terjadi letusan gunung berapi, mirip dengan kondisi planet bumi jutaan tahun yang lalu, kata Pierre Canavelli, penulis utama dari artikel penelitian ini.
“Proses sintesis yang terkontrol, sebagai respon atas kondisi lingkungan atau stimulus internal, adalah elemen yang paling penting dalam regulasi metabolik, jadi kami berfikir bahwa peptida yang dihasilkan secara sintesis oleh alam telah menjadi bagian dari sebuah siklus alami yang terjadi pada awal masa evolusi kehidupan.”
“Untuk pertama kalinya kami bisa mengetahui bahwa peptida bisa terbentuk tanpa menggunakan asam amino di dalam air, tetapi terbentuk dalam kondisi alam pada masa kehidupan primitif di bumi, yang secara relatif mendukung terjadinya proses tersebut,” kata Dr.Saidul Islam.
Penemuan ini akan memberikan implikasi yang positif secara signifikan terhadap penelitian tentang abiogenesis, dan juga dalam pencarian kehidupan di planet-planet ekstrasurya. Selain itu, penemuan ini nantinya mungkin bisa diaplikasikan dalam bidang kimia sintetik mengingat formasi ikatan amida adalah proses yang esensial dalam pembuatan material sintetik, seperti senayawa bioaktif (senyawa yang bisa menghasilkan aktifitas biologi positif di dalam tubuh manusia).
Dibandingkan dengan proses kimia konvesional yang selama ini dipakai secara komersial, metode ini jauh lebih efisien dan murah.
Kedepannya, para peneliti akan terus melakukan penelitian untuk menemukan cara lain untuk menghasilkan peptida dari amino nitril. Mereka saat ini tengah menyelidiki fungsi dari beberapa properti dari peptida, dan diharapkan nantinya hasil eksperimen ini bisa membuat kita lebih memahami apa yang memicu formasi kehidupan di bumi sekitar 4 juta tahun yang lalu.
Setelah begitu banyak keberhasilan (dan juga kegagalan) dalam usaha mensintesa ulang “building blocks of life” (unsur-unsur penyusun kehidupan), mungkinkah nantinya para ilmuwan bisamelakukan pembalikan proses? Dan apakah ini berarti bahwa teknologi organik akan segera hadir tidak lama lagi?
Hanya waktu yang bisa menjawabnya…
