Bagaimana kehidupan muncul di Bumi? para peneliti dari Rutgers Univeresity telah menemukan di antara yang pertama dan mungkin sebagai bukti kuat bahwa katalis protein sederhana – penting untuk sel, blok pembangun kehidupan menjadi berfungsi – mungkin sudah ada ketika kehidupan dimulai.
Studi mereka tentang peptida primordial, atau protein pendek, diterbitkan dalam Journal of American Chemical Society.
[Peptida merupakan molekul yang terbentuk dari dua atau lebih asam amino. Jika jumlah asam amino masih di bawah 50 molekul disebut peptida, namun jika lebih dari 50 molekul disebut dengan protein.]
Pada akhir 1980-an hingga awal 1990-an, ahli kimia Günter Wächtershäuser mempostulatkan bahwa kehidupan dimulai pada bebatuan di lautan yang mengandung besi dan belerang. Wächtershäuser dan yang lain meramalkan bahwa peptida pendek akan mengikat logam dan berfungsi sebagai katalis kimia yang menghasilkan kehidupan, menurut rekan penulis studi Vikas Nanda, seorang profesor di Sekolah Kedokteran Robert Wood Johnson di Rutgers.
DNA manusia terdiri dari gen-gen yang mengkode protein berupa beberapa ratus hingga beberapa ribu asam amino. Protein kompleks ini – diperlukan untuk membuat semua kehidupan berjalan dengan baik – merupakan hasil dari milyaran tahun evolusi. Ketika kehidupan dimulai, protein mungkin jauh lebih sederhana, mungkin hanya 10 hingga 20 asam amino. Dengan pemodelan komputer, para ilmuwan Rutgers telah mengeksplorasi kemungkinan peptida awal seperti apa penampakannya dan kemungkinan fungsi kimianya, menurut Nanda.
Para ilmuwan menggunakan komputer untuk membuat model singkat, 12 asam amino protein dan mengujinya di laboratorium. Peptida ini memiliki beberapa fitur yang mengesankan dan penting. Hanya mengandung dua jenis asam amino (dibandingkan sekitar 20 asam amino yang mensintesis jutaan protein berbeda yang dibutuhkan untuk fungsi tubuh tertentu), ia sangat pendek dan bisa muncul secara spontan di Bumi awal dalam kondisi yang tepat. Kelompok logam di inti peptida ini menyerupai struktur dan kimia mineral besi-belerang yang melimpah di awal samudra Bumi. Peptida juga dapat mengisi dan melepaskan elektron berulang kali tanpa berantakan, menurut Nanda.
“Protein modern yang disebut ferredoxin melakukan ini, mengarahkan elektron di sekitar sel untuk meningkatkan metabolisme,” kata penulis senior Profesor Paul G. Falkowski, yang memimpin Biologi Lingkungan dan Laboratorium Ekologi Molekuler Rutgers. “Peptida primordial seperti yang kami pelajari mungkin memiliki fungsi serupa dalam asal usul kehidupan.”
Falkowski adalah peneliti utama untuk proyek ENIGMA yang didanai NASA yang dipimpin oleh para ilmuwan Rutgers yang bertujuan untuk memahami bagaimana katalis protein berevolusi pada awal kehidupan. Nanda memimpin satu tim yang akan mencirikan potensi penuh peptida primordial dan terus mengembangkan molekul lain yang mungkin memainkan peran kunci dalam asal usul kehidupan.
Dengan komputer, ilmuwan Rutgers telah menghancurkan dan membedah hampir 10.000 protein dan menunjuk empat “Lego kehidupan” – struktur kimia inti yang dapat ditumpuk untuk membentuk protein yang tak terhingga di dalam semua organisme. Peptida primordial kecil mungkin menjadi pelopor bagi Lego yang lebih panjang dari kehidupan, dan para ilmuwan sekarang dapat menjalankan eksperimen tentang bagaimana peptida tersebut mungkin berfungsi dalam kimia awal kehidupan.
