Teori sintesis abiotik: apa itu dan pertanyaan apa yang coba dijawabnya

Memahami asal usul kehidupan, bagi manusia, adalah salah satu masalah paling kompleks dan mistis yang dapat diajukan. Bagaimana sel, unit dasar makhluk hidup, muncul dari senyawa tak hidup? Apa alasan mendasar yang menyebabkan munculnya makhluk hidup dari unsur penyusunnya?

Konsep sederhana "non-kehidupan" sangat rumit untuk dipahami karena, di planet dengan perkiraan lebih dari 8,7 juta spesies (kebanyakan dari mereka tanpa temukan), fakta sederhana memahami kurangnya bahan organik hidup di beberapa titik dalam sejarah Bumi, tanpa diragukan lagi, merupakan tantangan bahkan untuk manusia terbaik. ilmuwan.

Di sini kita akan mengeksplorasi topik yang melampaui keberadaan manusia, karena kita mencoba menjelaskan hipotesis dan asumsi yang telah mencoba menjelaskan asal usul kehidupan di kita planet. Ini adalah ruang lingkup abiogenesis dan teori sintesis abiotik, di mana ini tentang menjelaskan keberadaan dari ketiadaan.

• Artikel terkait: "10 teori teratas tentang asal usul kehidupan"

Bagaimana teori sintesis abiotik?

Abiogenesis mengacu pada proses alami kemunculan kehidupan dari ketiadaannya, yaitu berdasarkan materi inert, senyawa organik sederhana. Komunitas ilmiah memperkirakan bahwa asal usul kehidupan berasal dari periode antara 4.410 juta tahun, saat uap air mulai mengembun secara teratur di Bumi, dan 3.770 juta tahun yang lalu, saat-saat di mana tanda-tanda pertama kehidupan.

Teori “klasik” tentang asal usul kehidupan melibatkan beberapa kelemahan logistik yang tidak dapat diatasi, yang telah dibahas dalam artikel ulasan ilmiah. dalam beberapa contoh. Untuk memahami kerumitan saat menjelaskan proses ini, kami sajikan beberapa di antaranya:

• Postulat ini mengaburkan konsep "kehidupan". Tidak ada kesimpulan yang dapat direduksi mengenai sintesis-diri dari bentuk-bentuk kehidupan dalam ruang-waktu.
• Produksi makhluk hidup pertama terletak di laut primitif, yang kondisinya terlalu agresif untuk jenis kehidupan apa pun untuk berkembang.
• Ini menetapkan bahwa protobion "menerima" kehidupan dengan fakta sederhana memperoleh struktur molekul yang kompleks.
• Agar sesuatu bisa hidup, diperlukan DNA, sebuah fakta yang hampir tak terbayangkan di lingkungan yang iklimnya keras seperti lautan primitif.
• Apa yang pertama; telur atau ayam? Artinya, bagaimana makhluk hidup pertama bereplikasi jika kita berasumsi bahwa mereka tidak memiliki DNA atau RNA?

Saatnya untuk mendapatkan sedikit metafisik, karena poin ketiga dalam daftar ini secara khusus menarik perhatian kita. Bahkan tidak memesan semua zat yang diperlukan untuk memunculkan jenis sel yang paling sederhana dari semuanya, kita berhasil mendapatkan struktur yang mengalami kehidupan, alasan mengapa "makhluk" harus merupakan sesuatu yang lebih dari jumlah semua bagiannya, bukan?

Sintesis abiotik dari molekul organik: percobaan Miller

Teori sintesis abiotik tidak dapat dipahami hari ini tanpa eksperimen Miller dilakukan pada tahun 1953 oleh Stanley Miller dan Harold Clayton Urey (ahli biologi dan kimia) di University of Chicago. Untuk mencoba menjelaskan asal usul kehidupan di lingkungan laboratorium, para ahli ini membutuhkan serangkaian wadah kaca dan tabung yang dihubungkan bersama dalam sirkuit tertutup.

Secara umum, kita dapat meringkas percobaan dalam konsep berikut: campuran air, metana, amonia, karbon dioksida, nitrogen dan hidrogen (senyawa yang mungkin ada pada saat asal usul kehidupan) dan ini dikenai pelepasan listrik sebesar 60.000 volt pada saat yang sangat tinggi.

Dari elemen-elemen ini, dari energi yang dipasok ke sistem dan dari tabung kaca yang saling berhubungan berbagai molekul organik diperoleh, termasuk glukosa dan beberapa asam amino. Senyawa ini penting untuk sintesis protein oleh sel, yaitu dasar pertumbuhan dan perkembangannya.

Setelah percobaan yang luar biasa ini, berbagai varian prosedur telah dilakukan di laboratorium. Berkat uji coba coba-coba, pencapaian berikut telah tercapai:

• Mereka berhasil membentuk, dari senyawa anorganik, 17 dari 20 asam amino penyusun protein.
• Semua basa purin dan pirimidin telah disintesis yang memungkinkan terciptanya nukleotida, yang berasosiasi untuk membentuk DNA dan RNA di dalam sel.
• Satu penelitian mengklaim telah membuat nukleotida dari basa pirimidin, meskipun proses ini jauh lebih sulit dicapai.
• 9 dari 11 perantara siklus Krebs telah dibuat.

Terlepas dari semua kemajuan ini, menjelaskan pembentukan bahan organik dari anorganik masih menjadi teka-teki. Misalnya, diteorikan bahwa, pada saat asal usul kehidupan, konsentrasi metana dan amonia di atmosfernya tidak tinggi, itulah sebabnya eksperimen yang kami paparkan kepada Anda kehilangan sedikit memaksa. Selain itu, menjelaskan asal usul molekul organik adalah langkah pertama untuk memahami kemunculannya hidup, tetapi seperti yang telah kita lihat, asosiasi molekul membutuhkan sesuatu yang "khusus" untuk dipahami kehidupan.

• Anda mungkin tertarik pada: "Teori evolusi biologis: apa itu dan apa penjelasannya"

Hipotesis asal usul kehidupan

Untuk hipotesis tanggapan terhadap asal usul kehidupan, itu harus memecahkan keraguan berikut:

• Bagaimana molekul esensial yang menentukan kehidupan, yaitu asam amino dan nukleotida, diciptakan (percobaan yang dijelaskan sebelumnya dapat memberikan sebagian jawaban).
• Bagaimana senyawa ini dikaitkan untuk memunculkan makromolekul, yaitu DNA, RNA, dan protein (proses penjelasan yang jauh lebih sulit).
• Bagaimana makromolekul ini dapat mereproduksi diri sendiri (tidak ada jawaban).
• Bagaimana makromolekul ini dibatasi dalam bentuk otonom yang terpisah dari lingkungan, yaitu sel.

Mungkin eksperimen Miller dan variannya mencakup, sampai batas tertentu, dua pertanyaan pertama. Meski begitu, menjelaskan hal-hal yang tidak diketahui lainnya adalah tugas yang menakutkan. Pada tahun 2016, sebuah studi di jurnal Nature berhasil melangkah lebih jauh terkait masalah ini: mempelajari fisika "tetesan aktif" kecil, yang dibentuk oleh pemisahan molekul dalam campuran kompleks yang dihasilkan dari perubahan fase. Dengan kata lain, mereka adalah tetesan aktif secara kimia yang mendaur ulang komponen kimia masuk dan keluar dari cairan di sekitarnya.

Yang menarik dari penelitian ini adalah para praktisi menemukan bahwa tetesan ini cenderung tumbuh seukuran sel dan, sampai batas tertentu, terbagi oleh proses serupa. Ini bisa menjadi model yang jelas untuk "sel proto prebiotik", yaitu, keberadaan entitas yang terkotak-kotak di mana proses kimia terjadi meskipun pada kenyataannya mereka tidak hidup sendiri. Tentu saja, kami bergerak di area yang sulit dipahami, tetapi gagasan umumnya adalah selanjutnya: kemajuan ilmiah sedang dibuat yang mencoba menjawab pertanyaan postulat.

Hipotesis lainnya

Abiogenesis di Bumi, atau yang sama, teori sintesis abiotik (penciptaan kehidupan dari bahan organik) Itu bukan satu-satunya hipotesis yang dianggap menjelaskan kehidupan di planet kita. Contoh jelas dari ini adalah panspermia, arus yang sama sekali berbeda yang mencoba menjelaskan kedatangan mikroorganisme pertama di Bumi melalui benda eksogen, yaitu meteorit.

Banyak penemuan telah dibuat mengenai hal ini, sejak itu beberapa koloni bakteri telah menunjukkan ketahanan terhadap kondisi ruang, keberangkatan dari orbit planet dan pintu masuk berikutnya. Meski begitu, belum mungkin memverifikasi kelangsungan hidup dalam 3 tahap pada saat yang sama dan, sekali lagi, kita berurusan dengan kondisi laboratorium.

Hipotesis seperti panspermia juga menimbulkan masalah tersendiri, karena mencoba menjelaskan bagaimana kehidupan muncul di bumi, tetapi bukan asal sebenarnya. Karena alasan ini, fakta bahwa asosiasi molekul organik memunculkan kehidupan, sampai hari ini, masih belum diketahui.

Ringkasan

Seperti yang telah kita lihat, sejak percobaan Miller kemajuan besar telah dibuat dalam hal teori sintesis abiotik: dari sintesis hampir semua asam amino hingga nukleotida, mereka hampir berhasil menciptakan "semua" unsur yang diperlukan dari bahan anorganik agar sel dapat memasukkan dirinya ke dalam Berbaris.

Sayangnya, masih ada pertanyaan: bagaimana molekul-molekul ini berasosiasi untuk memunculkan sel? Penelitian seperti yang dijelaskan sebelumnya dan dipublikasikan di jurnal Nature mencoba menjawab pertanyaan ini, melalui studi tentang "sel proto" tak hidup yang terdiri dari molekul organik yang bereaksi dengan lingkungan dengan cara yang mirip dengan suatu entitas telepon selular. Tentu saja, jalan masih panjang dan pertanyaan tentang asal usul kehidupan tetap berlaku.

Referensi bibliografi:

• Abiogenesis, Asal usul kehidupan di Bumi, Nasif Nahle Sabag, Perpustakaan Omegalfa.
• Menez, B., Pisapia, C., Andreani, M., Jamme, F., Vanbellingen, Q. P., Brunelle, A.,... & Refrégiers, M. (2018). Sintesis asam amino abiotik di ceruk litosfer samudra. Alam, 564(7734), 59-63.
• Zwicker, D., Seyboldt, R., Weber, C. A., Hyman, A. A., & Julicher, F. (2017). Pertumbuhan dan pembagian tetesan aktif menyediakan model untuk sel proto. Fisika Alam, 13(4), 408-413.