Pintar Pelajaran Menelusuri Senyawa Kimia Pembentuk Kehidupan

Menelusuri Senyawa Kimia Pembentuk Kehidupan - Dalam sebuah studi yang dipublikasikan di jurnal PLoS Computational Biology, dua orang anggota Institusi Santa Fe, Rogier Braakman dan D. Eric Smith memetakan perkembangan senyawa kimia yang mengandung kehidupan pada sejarah awal  kehidupan  dan melacak enam metode fiksasi karbon yang terlihat pada kehidupan modern. Fiksasi karbon merupakan suatu  mekanisme  kehidupan untuk menghasilkan  karbon dioksida biologis yang berkhasiat untuk membentuk jembatan terbesar antara senyawa kimia non organik yang ada di bumi dengan biosfer kehidupan bumi. Semua organisme yang menghasilkan karbon melaksanakan enam prosedur untuk menghasilkan karbon enam. Keenam prosedur mempunyai tumpang tindih, tetapi  masih tidak terang mengenai prosedur mana yang berjalan lebih dulu  dan bagaimana perkembangan prosedur tersebut berineraksi dengam  dengan perubahan lingkungan dan biologis.

Penulis memakai metode yang membuat “pohon” relasi evolusi menurut urutan genetik dan sifat-sifat metabolisme. Dari metode ini, mereka bisa merekonstruksi sejarah evolusi  awal fiksasi karbon biologis secara lengkap, hal tersebut  berkaitan dengan semua cara di mana kehidupan hari ini melaksanakan metabolisme.

Pohon filometabolik fiksasi karbon. (Credit: Braakman and Smith, doi/10.1371/journal.pcbi.1002455.g005)

Bentuk paling awal dari fiksasi karbon diidentifikasi oleh para ilmuwan dengan melapisi  beberapa prosedur perbaikan karbon yang tidak terlihat pada sel modern. Kelebihan tersebut  memungkinkan kehidupan awal untuk mengkompensasi kurangnya kontrol  atas pengolahan senyawa kimia internal, dan membentuk sebuah landasan yang lalu terbagi dan membuat awal cabang utama  dalam pohon kehidupan.

Sebagai contoh, bentuk  kehidupan pertama  terjadi pada dikala oksigen pertama kali muncul di Bumi, hal tersebut menimbulkan leluhur ganggang hijau, biru dan sebagian kuman lain untuk memisahkan diri dari cabang, di dalamnya termasuk Archaea, yang merupakan kelas di luar kuman dan merupakan kelas utama organisme bersel tunggal pertama.

“Tampaknya bahwa sel paling awal tersusun secara ringkih yang bagian-bagiannya terus-menerus rusak dan tidak berfungsi,” terang Smith, seorang Profesor SFI Eksternal. ”Bagaimana metabolisme sanggup dipertahankan dengan susunan lemah ibarat itu? Kuncinya ialah pengolahan secaara bersama dan konstan.”

Setelah sel paling awal mempunyai membran dan enzim yang lebih banyak diproduksi, hal tersebut memungkinkan kontrol yang lebih besar terhadap metabolisme kimia. Kondisi lngkungan lalu mendorong berlangsungnya kehidupan. Kondisi tersebut termasuk  perubahan tingkat oksigen dan alkalinitas, serta minimalisasi jumlah energi (dalam bentuk ATP) yang dipakai untuk membuat biomassa.

Dengan kata lain, lingkungan mendorong perbedaan besar, berbeda dengan kepercayaan umum secara luas bahwa “kesempatan” mendominasi penemuan evolusi dan bahwa melacak kembali  rekaman evolusi akan menuju pada sebuah pohon kehidupan yang tidak berawal pada satu jalur.

“Memetakan fungsi sel ke dalam sejarah genetik memberi kita citra yang terang mengenai fisiologi yang menimbulkan perbedaan dasar pada evolusi,” terang Braakman, rekan dari SFI Omidyar. ”Hal ini menyoroti tugas sentral kimia dasar dan fisika dalam mendorong evolusi awal.”

Dengan ditemukannya bentuk leluhur dan “driver” evolusi yang telah ditempatkan pada titik percabangan di pohon kehidupan, para peneliti kini ingin membuat penelitian lebih umum secara matematis dan menganalisis lebih lanjut mengenai evolusi awal metabolisme.

Referensi Jurnal :

Rogier Braakman, Eric Smith. The Emergence and Early Evolution of Biological Carbon-Fixation. PLoS Computational Biology, 2012; 8 (4): e1002455 DOI: 10.1371/journal.pcbi.1002455

Artikel ini merupakan terjemahan dari goresan pena ulang menurut materi yang disediakan oleh Santa Fe Institute, via Newswise  dan Science Daily. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.