BAGIKAN
Don Juan Pond (Credit: Amusingplanet)

Dibandingkan dengan lautan, sebuah genangan air primitif mungkin telah menyediakan lingkungan yang lebih layak untuk terjadinya bentuk kehidupan pertama di Bumi, demikian menurut temuan dari sebuah penelitian terbaru yang dilakukan oleh para ilmuwan dari Massachusetts Institute of Technology.

Para peneliti melaporkan bahwa sebuah perairan dangkal, dengan kedalaman 10 sentimeter dapat memiliki konsentrasi tinggi dari apa yang diyakini banyak ilmuwan sebagai bahan utama untuk memulai kehidupan di Bumi: nitrogen.

Di kolam yang dangkal ini, nitrogen, dalam bentuk oksida nitrogen, akan memiliki peluang besar bereaksi dengan senyawa lain dan menyebabkan kemunculan organisme hidup pertama. Sementara, di lautan yang jauh lebih dalam, nitrogen akan lebih sulit terkandung dalam jumlah yang signifikan dan mengkatalisasi kehidupan, kata para peneliti.

“Pesan keseluruhan kami adalah, jika Anda berpikir asal usul kehidupan memerlukan nitrogen tertentu, seperti yang dipikirkan kebanyakan orang, maka sulit untuk mengetahui asal mula kehidupan terjadi di lautan,” kata penulis utama Sukrit Ranjan dari MIT, “Akan jauh lebih mudah untuk terjadi pada sebuah genangan air.”

Ranjan dan rekan-rekannya telah menerbitkan hasil penelitian mereka di jurnal Geochemistry, Geophysics, Geosystems

Jika kehidupan primitif memang muncul dari sebuah reaksi utama yang melibatkan nitrogen, ada dua cara di mana para ilmuwan meyakini hal ini bisa terjadi. Hipotesis pertama terjadi di lautan dalam, di mana nitrogen dalam bentuk oksida nitrogen bisa bereaksi dengan karbon dioksida yang menggelembung keluar dari lubang hidrotermal untuk membentuk blok bangunan molekul pertama kehidupan.

Hipotesis berbasis nitrogen kedua untuk asal usul kehidupan melibatkan RNA – asam ribonukleat, molekul yang saat ini membantu menyandikan informasi genetik kita. Dalam bentuk primitifnya, RNA kemungkinan adalah molekul yang mengambang bebas. Ketika bersentuhan dengan nitrogen oksida, beberapa ilmuwan meyakini bahwa RNA bisa saja secara kimiawi diinduksi untuk membentuk rantai molekul kehidupan yang pertama. Proses pembentukan RNA seperti ini bisa terjadi di lautan, di danau dan genangan air yang dangkal.

Oksida nitrogen kemungkinan tersimpan di badan air, termasuk lautan dan genangan air, sebagai sisa-sisa penguraian nitrogen di atmosfer bumi. Nitrogen atmosfer terdiri dari dua molekul nitrogen, yang dihubungkan melalui ikatan rangkap tiga yang kuat, yang hanya dapat diuraikan oleh peristiwa yang sangat energik seperti kilat.

“Petir seperti bom yang sangat dahsyat,” kata Ranjan. “Bisa menghasilkan energi yang cukup sehingga memutus ikatan rangkap tiga dalam gas nitrogen atmosfer kita, untuk menghasilkan oksida nitrogen yang kemudian dapat turun ke badan air.”

Para ilmuwan percaya bahwa mungkin terdapat cukup kilat yang menggelegar melalui atmosfer awal untuk menghasilkan banyak oksida nitrogen untuk bahan bakar asal usul kehidupan di laut. Ranjan mengatakan para ilmuwan telah mengasumsikan bahwa pasokan oksida nitrogen yang dihasilkan oleh petir ini relatif stabil begitu senyawa tersebut memasuki lautan.

Namun, dalam studi terbarunya ini, ia mengidentifikasikan dua makna “tenggelam” yang signifikan, atau efek yang bisa menghancurkan sebagian besar oksida nitrogen, terutama di lautan. Ia dan rekan-rekannya melakukan penelaahan melalui berbagai literatur ilmiah dan menemukan bahwa oksida nitrogen di dalam air dapat terurai melalui interaksi dengan sinar ultraviolet matahari, dan juga dengan besi terlarut yang terlepas dari batuan samudera primitif.

Ranjan mengatakan bahwa sinar ultraviolet dan besi terlarut bisa menguraikan sebagian besar oksida nitrogen di lautan, lalu senywanya dikirimkan kembali ke atmosfer sebagai gas nitrogen.

“Kami menunjukkan bahwa jika Anda memasukkan dua buah kubangan baru ini yang belum dipikirkan orang sebelumnya, itu menekan konsentrasi nitrogen oksida di lautan dengan faktor 1.000, relatif terhadap apa yang dihitung orang sebelumnya,” kata Ranjan.

Di lautan, sinar ultraviolet dan besi terlarut akan membuat oksida nitrogen jauh lebih sedikit tersedia untuk mensintesis organisme hidup. Namun, pada berbagai genangan air yang dangkal, kehidupan akan memiliki kesempatan yang lebih baik untuk bertahan. Itu terutama karena genangan air memiliki volume jauh lebih sedikit di mana senyawa dapat diencerkan. Akibatnya, nitrogen oksida akan membangun konsentrasi yang jauh lebih tinggi di dalam genangan air. Genangan air, seperti sinar UV dan besi terlarut, akan memiliki lebih sedikit efek pada konsentrasi keseluruhan senyawa.

Ranjan mengatakan, semakin dangkal sebuah genangan air, semakin besar kemungkinan nitrogen oksida harus berinteraksi dengan molekul lain, dan khususnya RNA, untuk mengkatalisasi organisme hidup pertama.

“Genangan-genangan air ini bisa memiliki kedalaman 10 hingga 100 sentimeter, dengan luas permukaan puluhan meter persegi atau lebih besar,” kata Ranjan. “Semua itu akan mirip dengan Don Juan Pond di Antartika hari ini, yang memiliki kedalaman  sekitar 10 sentimeter saat musim panas.”

Mungkin itu tidak akan tampak seperti badan air yang signifikan, tetapi ia mengatakan bahwa itulah intinya: Di lingkungan yang lebih dalam atau lebih besar, nitrogen oksida akan terlalu encer, menghalangi setiap partisipasi dalam kimia asal kehidupan. Kelompok lain memperkirakan bahwa, sekitar 3,9 miliar tahun yang lalu, tepat sebelum tanda-tanda kehidupan pertama kali muncul di Bumi, mungkin ada sekitar 500 kilometer persegi genangan air dangkal dan danau di seluruh dunia.

“Itu benar-benar kecil, dibandingkan dengan jumlah luas danau yang kita miliki saat ini,” kata Ranjan. “Namun, relatif terhadap jumlah luas permukaan postulat para kimiawan prebiotik diperlukan untuk memulai kehidupan, itu cukup memadai.”

Perdebatan tentang apakah kehidupan berasal dari genangan air versus lautan tidak akan cukup terselesaikan, tetapi Ranjan mengatakan studi terbarunya memberikan sebuah bukti yang meyakinkan bahwa genangan air adalah jawabannya.