teori sintesis abiotik adalah postulat yang mengusulkan bahwa kehidupan berasal dari senyawa non-hidup (abiotik = non-hidup). Ini menunjukkan bahwa kehidupan secara bertahap muncul dari sintesis molekul organik. Di antara molekul organik ini, asam amino menonjol, yang merupakan prekursor struktur yang lebih kompleks yang memunculkan sel hidup.
Para peneliti yang mengajukan teori ini adalah ilmuwan Rusia Alexander Oparin dan ahli biokimia Inggris John Haldane. Masing-masing ilmuwan ini, menyelidiki sendiri, sampai pada hipotesis yang sama: bahwa asal usul kehidupan di Bumi berasal dari senyawa organik dan mineral ( materi tidak hidup) yang sebelumnya ada di atmosfer primitif.
John Haldane, salah satu promotor Teori Sintesis Abiotik
Indeks artikel
Apa itu sintesis abiotik?
Teori sintesis abiotik menetapkan bahwa asal usul kehidupan di Bumi adalah karena campuran antara senyawa anorganik dan organik yang ada di atmosfer pada waktu itu, yang sarat dengan hidrogen, metana, uap air, karbon dioksida, dan amonia.
Teori Oparin dan Haldane
Simulasi coacervates, senyawa molekuler dalam sup primordial
Oparin dan Haldane berpikir bahwa Bumi purba memiliki atmosfer yang berkurang; yaitu, atmosfer dengan sedikit oksigen di mana molekul-molekul yang ada cenderung menyumbangkan elektronnya.
Selanjutnya, atmosfer secara bertahap akan berubah sehingga menghasilkan molekul sederhana seperti molekul hidrogen (H₂), metana (CH 4 ), karbon dioksida (CO₂), amonia (NH3) dan uap air (H₂O). Dalam kondisi ini, mereka menyarankan bahwa:
– molekul sederhana bisa bereaksi, menggunakan energi dari matahari sinar , muatan listrik dari badai, panas dari inti bumi, antara lain jenis energi yang pada akhirnya mempengaruhi reaksi fisikokimia.
– Ini mendorong pembentukan coacervates (sistem molekul dari mana kehidupan berasal, menurut Oparin) yang mengapung di lautan.
– Dalam “kaldu primitif” ini kondisinya akan memadai sehingga bahan penyusun dapat digabungkan dalam reaksi selanjutnya.
– Molekul yang lebih besar dan lebih kompleks (polimer) seperti protein dan asam nukleat terbentuk dari reaksi ini, mungkin karena adanya air dari kolam dekat laut.
– Polimer ini dapat dirakit menjadi unit atau struktur yang mampu dipertahankan dan direplikasi. Oparin berpikir bahwa mereka bisa menjadi “koloni” protein yang dikelompokkan bersama untuk melakukan metabolisme, dan Haldane menyarankan bahwa makromolekul menjadi terbungkus dalam membran untuk membentuk struktur seperti sel.
Pertimbangan teori
Detail pada caral ini mungkin tidak sepenuhnya benar. Sebagai contoh, ahli geologi sekarang percaya bahwa atmosfer awal tidak menyusut, dan tidak jelas apakah kolam di tepi laut adalah tempat yang mungkin untuk kemunculan pertama kehidupan.
Namun, ide dasar “pembentukan kelompok molekul sederhana secara bertahap dan spontan, kemudian pembentukan struktur yang lebih kompleks dan akhirnya perolehan kemampuan untuk mereplikasi diri” tetap menjadi inti dari sebagian besar hipotesis tentang asal usul kehidupan yang sebenarnya.
Eksperimen yang mendukung teori sintesis abiotik
Percobaan Miller dan Urey
Pada tahun 1953, Stanley Miller dan Harold Urey melakukan eksperimen untuk menguji gagasan Oparin dan Haldane. Mereka menemukan bahwa molekul organik dapat diproduksi secara spontan di bawah kondisi reduksi yang serupa dengan Bumi awal yang dijelaskan sebelumnya.
Miller dan Urey membangun sistem tertutup yang berisi sejumlah air panas dan campuran gas yang dianggap melimpah di atmosfer awal Bumi: metana (CH4), karbon dioksida (CO2), dan amonia (NH3).
Untuk mensimulasikan sambaran petir yang dapat menyediakan energi yang dibutuhkan untuk reaksi kimia yang mengakibatkan terjadinya polimer yang lebih kompleks, Miller dan Urey mengirimkan muatan listrik melalui elektroda dalam sistem eksperimental mereka.
Percobaan Miller dan Urey
Setelah menjalankan eksperimen selama seminggu, Miller dan Urey menemukan bahwa berbagai jenis asam amino, gula, lipid, dan molekul organik lainnya telah terbentuk.
Molekul besar dan kompleks – seperti DNA dan protein – hilang. Namun, percobaan Miller-Urey menunjukkan bahwa setidaknya beberapa blok pembangun molekul ini dapat terbentuk secara spontan dari senyawa sederhana.
Eksperimen Juan Oro
Abstraksi asal usul kehidupan dalam air di bumi primitif
Melanjutkan pencarian asal usul kehidupan, ilmuwan Spanyol Juan Oró menggunakan pengetahuan biokimianya untuk mensintesis, di bawah kondisi laboratorium, molekul organik lain yang penting bagi kehidupan.
Oró mereplikasi kondisi percobaan Miller dan Urey, yang menghasilkan turunan sianida dalam jumlah besar.
Dengan menggunakan produk ini (asam hidrosianat), ditambah amonia dan air, peneliti ini mampu mensintesis molekul adenin, salah satu dari 4 basa nitrogen DNA dan salah satu komponen ATP, molekul dasar untuk menyediakan energi bagi sebagian besar makhluk hidup .
Ketika temuan ini diterbitkan pada tahun 1963, tidak hanya memiliki dampak ilmiah tetapi juga populer, karena menunjukkan kemungkinan kemunculan spontan nukleotida di awal Bumi tanpa pengaruh eksternal.
Dia juga berhasil mensintesis, menciptakan di laboratorium lingkungan yang mirip dengan yang ada di Bumi primitif, senyawa organik lainnya, terutama lipid yang merupakan bagian dari membran sel, beberapa protein dan enzim aktif yang penting dalam metabolisme.
Eksperimen Sydney Fox
Model simulasi mikrosfer proteinoid.
Pada tahun 1972, Sydney Fox dan rekan-rekannya melakukan percobaan yang memungkinkan mereka untuk menghasilkan struktur dengan sifat membran dan osmotik; yaitu, mirip dengan sel hidup, yang mereka sebut mikrosferula proteinoid .
Menggunakan campuran kering asam amino, mereka mulai memanaskannya sampai suhu sedang; sehingga mereka mencapai pembentukan polimer. Polimer ini, ketika dilarutkan dalam garam, membentuk tetesan kecil seukuran sel bakteri yang mampu melakukan reaksi kimia tertentu.
Mikrosfer ini memiliki selubung ganda yang permeabel, mirip dengan membran sel saat ini, yang memungkinkan mereka untuk terhidrasi dan mengalami dehidrasi tergantung pada perubahan lingkungan di mana mereka berada.
Semua pengamatan ini diperoleh dari studi mikrosfer, menunjukkan gagasan tentang jenis proses yang dapat memunculkan sel pertama.
Eksperimen Alfonso Herrera
Model kolpoid simulasi
Peneliti lain melakukan eksperimen mereka sendiri untuk mencoba mereplikasi struktur molekul yang memunculkan sel pertama. Alfonso Herrera, seorang ilmuwan Meksiko, berhasil membuat struktur artifisial yang disebutnya sulfobios dan colpoids.
Herrera menggunakan campuran zat seperti amonium sulfosianida, amonium tiosanat, dan formaldehida, yang dengannya dia mampu mensintesis struktur kecil dengan berat molekul tinggi . Struktur kaya belerang ini diatur dengan cara yang mirip dengan sel hidup, itulah sebabnya ia menyebutnya sulfobios.
Demikian pula, ia mencampur minyak zaitun dan bensin dengan sejumlah kecil natrium hidroksida untuk menghasilkan jenis mikrostruktur lain yang diatur dengan cara yang mirip dengan protozoa; dia menamakan mikrosfer ini colpoids.
Referensi
- Carranza, G. (2007). Biologi I. Ambang Editorial, Meksiko.
- Flores, R., Herrera, L. & Hernández, V. (2004). Biologi 1 (edisi ke-1). Kemajuan Redaksi.
- Fox, SW (1957). Masalah Kimia Generasi Spontan. Jurnal Pendidikan Kimia , 34 (10), 472–479.
- Fox, SW, & Harada, K. (1958). Kopolimerisasi termal asam amino menjadi produk yang menyerupai protein. Sains , 128 , 1214.
- Gama, A. (2004). Biologi: Biogenesis dan Mikroorganisme (edisi ke-2). Pendidikan Pearson.
- Gama, A. (2007). Biologi I: Pendekatan Konstruktivis (edisi ke-3). Pendidikan Pearson.
- Gordon-Smith, C. (2003). Hipotesis Oparin-Haldane. In Origin of life: Landmark abad kedua puluh . Dipulihkan dari: simsoup.info
