Asal-usul kehidupan : Evolusi Organik (2)

 Teori Evolusi Organik

Louise Pasteur berhasil menumbangkan teori abiogenesis dan mengukuhkan teori biogenesis. Tetapi ia belum berhasil menjelaskan kapan dan darimana sel yang pertamakali terbentuk. Para ahli sepertiAlexander Ivanovich Oparin dari Rusia, Harold Urey dan Stanley Miller dari Amerika yang pertamakali mengajukan hipotesa tentang terbentuknya sel hidup yang pertama berdasarkan konsep biologi modern, terutama biokimia.

Kondisi awal mula kehidupan : Big Bang !

Mengenai teori terbentuknya bumi dan planet-planet lain ada dua teori yang terkenal yaitu teori kabut asal (nebula) dan teori dentuman besar (big bang).Teori nebula menyatakan bahwa bermilyar tahun yang lalu bintang-bintang di angkasa yang tidak stabil meledak. Debu dan gas hasil ledakan ini lalu membentuk kabut yang disebut kabut asal (nebula). Kabut asal kemudian memadat lalu meledak, menghasilkan bintang dan planet baru termasuk bumi.

Bumi pada mulanya diperkirakan berupa gumpalan gas dan debu yang tersusun dari berbagai unsur seperti oksigen, nitrogen, karbon, silikon, besi, nikel, dan aluminium. Unsur-unsur tersebut kemudian mencair. Unsur yang lebih berat mengendap dan yang ringan akan membentuk atmosfir. Kondisi saat itu diperkirakan amat panas dengan suhu 4000⁰ C – 8000⁰ C. Ketika mulai mendingin, karbon dan beberapa logam mengembun dan membentuk inti bumi, sedangkan permukaannya mungkin gersang, tandus, dan tidak datar. Oleh kegiatan vulkanik permukaan bumi yang masih lunak itu bergerak dan berkerut terus menerus, dan ketika mendingin kulit bumi tampak berlipat dan pecah.

Keadaan atmosfer juga berbeda dengan keadaan atmosfer sekarang. Gas ringan seperti hidrogen, helium, nitrogen, oksigen, dan argon lepas meninggalkan bumi karena medan gravitasi bumi yang sebagian mengembun itu tidak dapat menahan gas tersebut. Namun senyawa sederhana yang mengandung unsur tersebut di atas ditahan, seperti air dalam bentuk uap, amonia, hidrogen, dan metana. Ketika suhu turun di bawah 100⁰ C berlangsunglah proses pendinginan, air di atmosfer mengembun dan hujan turun, akhirnya terbentuklah sungai yang mengandung mineral yang larut dari lapisan bumi menuju ke laut.

Evolusi Kimia

 

Dalam kondisi awal bumi seperti di atas Alexander Ivanovich Oparinmengajukan hipotesis, bahwa pada atmosfer purba bumi waktu itu terdapat senyawa air (H₂O), hidrogen (H₂), amonia (NH₃), dan metana (CH₄). Dengan bantuan energi yang ada pada saat itu misalnya energi panas bumi, sinar matahari, sinar ultra violet, sinar kosmis, maupun loncatan petir, menyebabkan bahan-bahan tersebut terurai dan terbentuklah molekul-molekul organik. Molekul organik yang terbentuk terkumpul pada permukaan perairan baik laut, danau, sungai, maupun kolam. Kumpulan bahan organik yang terdapat di perairan tersebut dinamakan sup purba atau sup primordial. Di sinilah diperkirakan tempat kehidupan pertamakali muncul.

Meskipun telah mengajukan hipotesis, tetapi Oparin tetap berpendapat sangat sulit mempertimbangkan mekanisme transformasi molekul organik sebagai benda tak hidup ke benda hidup. Percobaan yang dilakukan A.L. Herrera untuk membuktikan hipotesis Oparin, menghasilkan asam amino dan suatu pigmen. Tetapi seperti halnya Oparin, dia gagal mengkorelasikan pendapatnya dengan masalah asal mula terjadinya kehidupan.

Mirip dengan hipotesis yang diajukan Oparin, seorang ahli kimia Amerika,Harold Clayton Urey, menyatakan bahwa pada suat saat atmosfer bumi kaya akan molekul metana, hidrogen, uap air, dan amonia. Karena pengaruh radiasi sinar kosmis dan aliran listrik halilintar terjadilah reaksi yang menghasilkan zat hidup. Menurut Urey zat hidup pertama tersebut selama berjuta-juta tahun mengalami perkembangan menjadi berbagai jenis makhluk hidup seperti sekarang ini.

 

Stanley Miller, mahasiswa Urey di Chicago University, merancang alat yang digunakan untuk membuktikan hipotesis Urey. Ke dalam alat yang diciptakannya Miller memasukkan gas hidrogen, metana, amonia, dan air, kemudian dipanaskan selama seminggu sehingga gas-gas tersebut dapat bercampur di dalamnya. Sebagai pengganti energi listrik halilintar, ia mengaliri perangkat tersebut dengan loncatan listrik tegangan tinggi. Berberapa waktu kemudian dilakukan pemeriksaan terhadap air yang tertampung, ternyata terdapat senyawa organik sederhana seperti asam amino, adenin, dan gula sederhana seperti ribosa.

Eksperimen Miller tersebut banyak dikaji ulang oleh para ahli lain dan ternyata memberikan hasil yang lebih mantap. Bila ke dalam perangkat tersebut dimasukkan senyawa fosfat, ternyata dapat dibentuk ATP. Lembaga penelitian lain menyatakan dalam percobaannya dapat dihasilkan nukleotida yang merupakan penyusun utama DNA dan RNA yang berfungsi mengendalikan aktivitas sel dan penurunan sifat.

Evolusi Biologi

Miller telah membuktikan bahwa interaksi antar metana, amonia, air, dan hidrogen, ternyata membentuk asam amino yang merupakan substansi dasar sel hidup. Dengan demikian teori evolusi kimia telah berhasil dibuktikan secara eksperimental. Akan tetapi sampai sekarang belum diketahui bagaimana proses munculnya sel hidup yang pertama. Namun demikian para ahli sepakat menyusun skenario sebagai berikut:

Bahan organik yang terdapat di perairan (sup purba) akan saling berinteraksi membentuk makromolekul. Ini dibuktikan oleh Sydney W. Fox dengan mencampur berbagai asam amino dan juga berbagai monomer atau subunit seperti glukosa dan kemudian memanaskannya. Ternyata makromolekul-makromolekul memang dapat terbentuk. Makromolekul yang telah terbentuk cenderung membentuk agregat atau koaservat. Koaservat berbentuk bulatan atau tetesan kecil di dalam air dan dibatasi dari medium luarnya oleh lapisan membran tipis. Fox dalam percobaannya juga menunjukkan bahwa molekul protein yang terbentuk dengan pemanasan juga membentuk koaservat. Koaservat-koaservat memiliki membran yang memisahkannya dari medium di sekelilingnya. Bahkan Fox juga menunjukkan bila koaservat tersebut dimasukkan de dalam larutan yang hipertonik, mereka akan menyusut. Ini menunjukkan bahwa koaservat mempunyai sifat dapat melakukan osmosis seperti halnya sel hidup.

Tahapan dalam evolusi kehidupan menurut hipotesis Oparin: 1. Bumi primitif. Atmosfir mengandung hidrogen, air, metana dan amonia. 2. Sintesis dari campuran organik sederhana: alkohol, gliserin, asam organik, purin, dan pirimidin. 3. Sintesis dari makromeolekul: karbohidrat, lemak, protein, enzim, nukleotida, dan asam nukleat. 4 Gabungan dari berbagai makromolekul membentuk partikel-partikel besar dan kompleks. 5. Membran membungkus organisme-organisme heterotrof primitif yang melakukan fermentasi. 6. Permulaan duplikasi dan reproduksi molekular. 7. Fotosintesis dan respirasi.

Koaservat satu dengan yang lain lalu berinteraksi membentuk koaservat yang lebih besar. Ini memungkinkan terbentuknya berbagai campuran molekul-molekul berbeda di dalam satu koaservat. Terbentuknyamembran primitif akan disusul oleh terbentuknya membran yang sesungguhnya. Membran tersebut akan melindungi makromolekul-makromolekul yang ada di dalamnya. Disamping itu juga mendekatkan antar molekul tersebut agar dapat lebih mudah berasosiasi atau meningkatkan kesempatan mereka melakukan reaksi-reaksi kimia.

Koaservat dengan membran akan berkembang menjadi lebih kompleks bila di dalam reaksi kimia selanjutnya dapat membentuk asam nukleat yang dapat memegang peranan penting dalam pengendalian aktivitas koaservat, termasuk kegiatan pembentukan keturunan yang harus memiliki struktur dan komposisi molekul-molekul yang  sama dengan koaservat induknya. Fase inilah yang dianggap sebagai tahap sel hidup pertama (sel primitif).

Transformasi bahan organik hasil evolusi kimia menjadi sel hidup yang pertama, berlangsung melalui evolusi biologi, dan berlangsung sampai sekarang hingga tercipta seluruh makhluk hidup yang ada saat ini.