Dahulu kala, ketika planet Bumi kita masih sangat muda dan sangat baru, tidak ada satu pun kehidupan yang ditemukan di dalamnya.
Kemudian, di suatu tempat, entah bagaimana, beberapa keanehan kimia terjadi, dan blok pembangun molekuler dari cikal bakal makhluk bersel tunggal pertama muncul: asam amino dan asam nukleat yang bersatu dengan cara yang tepat untuk melanjutkan reaksi berantai yang memunculkan kehidupan.
Kita tidak sepenuhnya yakin dengan detail kemunculan ini, yang terjadi miliaran tahun yang lalu, dan tidak meninggalkan jejak pada catatan fosil apapun. Tetapi menggunakan apa yang kita ketahui tentang senyawa kimia awal di Bumi, para ilmuwan telah menemukan serangkaian reaksi kimia baru yang dapat menghasilkan blok bangunan biologis di Bumi sebagai permulaan kehidupan.
“Kami telah datang dengan paradigma baru untuk menjelaskan pergeseran dari prebiotik menjadi kimia biotik,” kata ahli kimia Ramanarayanan Krishnamurthy dari Scripps Research Institute. “Kami pikir jenis reaksi yang telah kami jelaskan mungkin adalah apa yang bisa terjadi di Bumi awal.”
Merekonstruksi bagaimana kimia biotik bisa berkembang sebagian besar bersifat eksperimental. Para ilmuwan melakukan apa yang mereka ketahui tentang proses biologis saat ini, dan mencoba menciptakannya kembali di laboratorium menggunakan kimia awal di Bumi, sebelum 3,7 miliar tahun yang lalu.
Bukti menunjukkan bahwa salah satu molekul yang ada adalah sianida ; senyawa beracun yang mematikan untuk dikonsumsi, tetapi mungkin berperan penting bagi munculnya kehidupan di Bumi. Peran sianida dalam proses tersebut telah dieksplorasi oleh sejumlah tim di seluruh dunia; awal tahun ini, Krishnamurthy dan rekan-rekannya menunjukkan bagaimana sianida dapat dengan mudah menghasilkan molekul organik dasar pada suhu kamar dan di berbagai kondisi pH. Dengan sejumlah karbon dioksida yang ditambahkan, reaksinya semakin bertambah cepat.
Saat ini, prekursor asam amino adalah molekul yang disebut asam alfa keto, yang bereaksi dengan nitrogen dan enzim untuk menghasilkan asam amino. Meskipun asam alfa keto mungkin ada di awal Bumi, tapi enzim tidak. Ini yang telah membuat para ilmuwan menyimpulkan bahwa asam amino seharusnya terbentuk dari suatu prekursor yang disebut aldehida. Namun, itu menimbulkan banyak pertanyaan lain, seperti kapan asam alfa keto mengambil alih.
Krishnamurthy dan rekan-rekannya berpikir bahwa mungkin ada jalur yang menjadikan asam alfa keto dapat membentuk asam amino tanpa adanya enzim. Mereka mulai dengan asam alfa keto, tentu saja, dan menambahkan sianida, karena percobaan mereka sebelumnya menunjukkan bahwa sanida adalah pendorong yang efektif dari reaksi kimia yang menghasilkan molekul organik.
Amonia, senyawa nitrogen dan hidrogen yang juga ada di awal Bumi, ditambahkan berikutnya, untuk menyumbangkan nitrogen yang dibutuhkan. Butuh sedikit percobaan dan kesalahan untuk mengetahui bagian akhir, tetapi, seperti yang ditemukan para peneliti dengan pekerjaan mereka sebelumnya, kuncinya adalah karbon dioksida.
“Kami memperkirakan akan cukup sulit untuk mengetahui hal ini, dan ternyata lebih sederhana dari yang kami bayangkan,” kata Krishnamurthy. “Jika Anda hanya mencampur asam keto, sianida, dan amonia, itu hanya akan ada di sana (tidak terjadi reaksi berarti). Tak lama setelah Anda menambahkan karbon dioksida, bahkan dalam jumlah sedikit, kecepatan reaksinya meningkat.”
Hasil keseluruhan tim menunjukkan bahwa karbon dioksida adalah unsur penting bagi munculnya kehidupan di Bumi – tetapi hanya bila dikombinasikan dengan bahan lain. Tim juga menemukan bahwa produk sampingan dari reaksi mereka adalah suatu molekul yang mirip dengan senyawa yang diproduksi dalam sel hidup yang disebut orotate. Ini adalah salah satu blok bangunan asam nukleat, termasuk DNA dan RNA.
Dan hasil tim sangat mirip dengan reaksi yang terjadi pada sel hidup saat ini, yang berarti temuan tersebut akan meniadakan kebutuhan untuk menjelaskan mengapa sel beralih dari aldehida menjadi asam alfa keto. Oleh karena itu tim percaya bahwa temuan mereka mewakili skenario yang lebih mungkin untuk munculnya molekul prebiotik daripada hipotesis aldehida.
Langkah selanjutnya adalah melakukan eksperimen lebih lanjut dengan sup kimia mereka untuk mengaetahui molekul prebiotik apa yang mungkin akan muncul. Pada akhirnya, ini akan membantu menetapkan secara logis dan tidak logis dari berbagai skenario yang menggambarkan awal yang sederhana dari semua kehidupan di Bumi.
Penelitian ini telah dipublikasikan di Nature Chemistry .
