BAGIKAN

Sekitar 4 miliar tahun yang lalu, bermacam-macam senyawa organik kompleks berasal dari sup karbon belaka untuk mereplikasi biokimia – langkah pertama menuju kehidupan di Bumi.

Urutan langkah-langkah ini telah menjadi sumber perdebatan selama beberapa dekade. Sekarang, penemuan baru-baru ini tentang struktur protein yang umum dapat membantu mengatasi keseimbangan, membawa kita lebih dekat untuk memahami bagaimana kita bisa berada di sini.

Periset dari Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) di Zürich telah menunjukkan bahwa jalinan pendek struktur protein amyloid dapat mengarahkan pemilihan asam amino untuk membangun lebih banyak amyloid.

Jika kata amyloid tidak terdengar asing, mereka adalah struktur protein yang semakin banyak ditemukan di seluruh tempat di alam.

Sebagian alasan mengapa begitu umum adalah bahwa amyloid memiliki celah khusus di dalamnya yang disebut lipatan cross-β – ini memungkinkannya bersatu menjadi struktur tipis dan panjang yang disebut fibril.

Anda mungkin telah menemukan mereka dalam kaitannya dengan penyakit Alzheimer – ‘kelengketan’ kadang-kadang dapat menyebabkan gumpalan beta amiloid menjadi agregat di otak dan menyebabkan degenerasi jaringan saraf.

Sebenarnya kecenderungan mengelompok dan menyebabkan penyakit yang sejak lama menyebabkan para ilmuwan menganggap amyloid sebagai penyimpangan biologis.

Tapi sekarang sepertinya bakatnya mungkin benar-benar berkontribusi untuk memulai kehidupannya sendiri miliaran tahun yang lalu. Dua tahun yang lalu tim ETH menemukan bahwa peptida, yang merupakan rantai asam amino lebih pendek dari protein biasa – dalam hal ini hanya 5 sampai 14 unit – dapat secara spontan membentuk struktur amiloid dengan adanya karbonil sulfida.

Serat yang terdiri dari amyloid telah terbukti berperan sebagai katalis seperti enzim, mendorong para ilmuwan untuk bertanya-tanya apakah kemungkinan pembentukannya di Bumi kuno berperan dalam membantu senyawa organik lainnya berkumpul pada hari-hari sebelum sel.

Di sini para peneliti mengambil hipotesis mereka selangkah lebih maju dengan menyelidiki apakah urutan amyloid juga dapat mengkatalisis konstruksi peptida lainnya.

Tim merancang rangkaian amyloid untuk bertindak setara dengan untaian primer DNA, dan mencampurnya dengan jumlah tertentu dari asam amino lain dan beberapa bahan kimia pembantu.

Dengan membandingkan urutan peptida yang menghasilkan campuran ini dengan yang tidak memiliki struktur amiloid ‘primer’ yang dirancang, para peneliti menemukan ada keuntungan besar untuk memiliki amyloid di sana.

“Kemampuan ini juga berpotensi berlaku untuk amiloid itu sendiri – yang berarti molekul dapat mereplikasi diri,” kata ahli kimia Roland Riek.

Bila semuanya bermuara pada hal itu, hidup itu istimewa berkat kemampuannya untuk membuat salinan yang tidak sempurna dari dirinya sendiri. Buat cukup banyak salinan, dan beberapa akan melakukan pekerjaan yang lebih baik lagi untuk mereplikasi waktu berikutnya.

Jika kita memutar mundur jam, akhirnya kita bisa mengajukan pertanyaan yang rumit; adalah bentuk kehidupan yang paling sederhana berdasarkan replikasi untaian asam nukleat seperti sekarang, atau mereplikasi fragmen protein?

Keduanya mendapat manfaat dari katalis – senyawa yang membantu mempercepat keseluruhan proses naik.

Pendukung hipotesis ‘RNA world’ menunjukkan sifat fisik RNA untuk bertindak sebagai katalis asli, membangun urutan nukleotida yang lebih baik dan lebih baik menggunakan mesin RNA sampai asam amino dapat direkrut kemudian di lintasan.

Kita tahu basis RNA seperti sekitar 4 miliar tahun yang lalu. Tapi ada pertanyaan mengenai ketersediaan elemen kunci yang dibutuhkan untuk membangun molekul, membuat orang lain bertanya-tanya apakah kita harus melihat ke jalan lain.

Fragmen protein yang mereplikasi diri akan membuka jalan bagi kimia nukleotida, seandainya seseorang dapat menunjukkan bagaimana asam amino terbentuk dan membantu menghasilkan peptida baru – dan amyloid bisa menjadi jawaban.

“Selain itu, amyloid jauh lebih stabil daripada polimer asam nukleat awal, dan mereka memiliki rute sintesis abiotik yang jauh lebih sederhana dibandingkan dengan kompleksitas RNA katalitik yang dikenal,” kata peneliti Jason Greenwald.

Agar adil, ini adalah kondisi laboratorium yang sangat terkontrol. Ini adalah lompatan untuk beralih dari protein tweaker untuk menghasilkan kehidupan.

Tapi prinsipnya berdiri – urutan peptida pendek yang berbentuk seperti amyloid memiliki apa yang diperlukan untuk mempercepat pembentukan rangkaian asam amino serupa.
Seperti kebanyakan hal dalam biologi, asal mula kimia hidup tidak mungkin sederhana. Proses metabolisme, pembangkitan RNA, dan replikasi amyloid semuanya bisa saling bersaing, saling bentrok, dan bercampur membentuk kehidupan pertama di tango biokimia primitif.

“Kami tidak akan pernah bisa membuktikan mana yang benar – untuk melakukannya, kami harus mengembalikan evolusi terakhir hingga 4,5 miliar tahun,” kata Riek.

“Namun, kami menduga itu bukan satu, tapi banyak proses molekuler dengan berbagai molekul pendahulu yang terlibat dalam penciptaan kehidupan.”