Mengungkap asal usul kehidupan – Para ilmuwan telah menemukan 'molekul organik penting' di ventilasi kuno

Para peneliti di Universitas Newcastle telah membuat kemajuan signifikan dalam memahami asal usul kehidupan di Bumi dengan melakukan simulasi kondisi ventilasi hidrotermal kuno. Hal ini menyebabkan terciptanya molekul organik utama, yang kemungkinan besar membentuk membran sel tertua. Temuan mereka, yang sangat penting untuk memahami evolusi awal kehidupan, menunjukkan bahwa kehidupan bisa muncul di bawah permukaan bulan-bulan es di tata surya kita.

Ilmuwan Universitas Newcastle, dengan dukungan dari Dewan Penelitian Lingkungan Alam Inggris, telah menyelidiki misteri munculnya kehidupan di Bumi lebih dari 3,5 miliar tahun yang lalu.

Mereka mengeksplorasi transformasi material geologi inert menjadi sistem kehidupan pertama. Eksperimen mereka melibatkan penggabungan hidrogen, bikarbonat, dan magnetit kaya besi dalam kondisi yang mirip dengan ventilasi hidrotermal sedang. Proses ini menghasilkan berbagai molekul organik, termasuk asam lemak yang mengandung hingga 18 atom karbon.

Diterbitkan di majalah Komunikasi Bumi dan LingkunganTemuan mereka kemungkinan besar akan mengungkap bagaimana beberapa molekul penting yang diperlukan untuk menghasilkan kehidupan terbuat dari bahan kimia anorganik, yang penting untuk memahami langkah penting dalam bagaimana kehidupan terbentuk di Bumi miliaran tahun yang lalu. Hasil penelitian mereka mungkin memberikan asal usul yang masuk akal bagi molekul organik yang membentuk membran sel purba, yang mungkin telah dipilih secara selektif melalui proses biokimia awal di Bumi primitif.

Asam lemak pada tahap awal kehidupan

Asam lemak adalah molekul organik panjang yang mengandung daerah yang menarik dan menolak air yang secara alami akan membentuk kompartemen mirip sel di dalam air, dan jenis molekul inilah yang dapat membuat membran sel pertama. Namun, meski penting, sumber asam lemak ini pada tahap awal kehidupan belum diketahui secara pasti. Salah satu dugaannya adalah bahwa mereka mungkin terbentuk di ventilasi hidrotermal di mana air panas dan cairan kaya hidrogen yang berasal dari ventilasi bawah air bercampur dengan air laut yang mengandung karbon dioksida.₂.

Kelompok ini mereplikasi aspek-aspek penting dari lingkungan kimia yang ditemukan di lautan awal bumi dan pencampuran air alkali panas dari jenis ventilasi hidrotermal tertentu di laboratorium mereka. Mereka menemukan bahwa ketika cairan panas kaya hidrogen dicampur dengan air kaya karbon dioksida dengan adanya mineral berbasis besi yang ada di awal Bumi, maka terciptalah jenis molekul yang diperlukan untuk membentuk membran sel primitif.

Penulis utama, Dr Graham Purvis, melakukan penelitian di Universitas Newcastle dan saat ini menjadi rekan peneliti pascadoktoral di Universitas Durham.

Dia mengatakan: “Kompartemen seluler adalah elemen sentral dalam asal usul kehidupan, dan penting untuk mengisolasi kimia internal dari lingkungan eksternal. Kompartemen ini berperan penting dalam mendorong reaksi yang menunjang kehidupan dengan mengkonsentrasikan bahan kimia dan memfasilitasi produksi energi, dan kemungkinan besar berfungsi sebagai landasan.” Pada saat-saat pertama kehidupan.

Hasilnya menunjukkan bahwa afinitas cairan kaya hidrogen dari ventilasi hidrotermal basa dengan air kaya bikarbonat terhadap mineral berbasis besi mungkin telah mengendapkan membran primitif sel awal pada awal kehidupan. Proses ini mungkin telah menghasilkan berbagai jenis membran, beberapa di antaranya mungkin berfungsi sebagai tempat lahirnya kehidupan ketika kehidupan pertama kali dimulai. Lebih jauh lagi, proses transformasi ini mungkin berkontribusi pada pembentukan asam spesifik yang ditemukan dalam komposisi unsur meteorit.

Peneliti utama Dr John Tilling, Pembaca Biogeokimia di Sekolah Ilmu Lingkungan Alam, menambahkan:

“Kami percaya penelitian ini dapat memberikan langkah pertama tentang bagaimana kehidupan muncul di planet kita. Penelitian di laboratorium kami kini terus menentukan langkah penting kedua; bagaimana molekul organik yang awalnya 'menempel' pada permukaan logam dapat terbebas dan membentuk ruang mirip sel yang dikelilingi oleh membran berbentuk bola.” Kemungkinan “sel proto” pertama yang membentuk kehidupan seluler pertama.

Menariknya, para peneliti juga menunjukkan bahwa reaksi pembentukan membran masih terjadi di lautan di bawah permukaan bulan-bulan es di tata surya kita saat ini. Hal ini meningkatkan kemungkinan asal usul kehidupan alternatif di dunia yang jauh ini.

Referensi: “Pembentukan Asam Lemak Rantai Panjang dengan Reduksi Hidrogen Bikarbonat di Ventilasi Hidrotermal Alkalin Kuno” oleh Graham Purvis, Lydia Schiller, Archie Crosky, Jupiter Vincent, Corinne Wells, Jake Shreve, Sijo Xavier dan John Tilling, 10 Januari 2024, Komunikasi Bumi dan Lingkungan.
doi: 10.1038/s43247-023-01196-4

Studi ini didanai oleh Dewan Penelitian Lingkungan Alam.