Ringkasan Makalah
Metodologi
Para peneliti menciptakan tetesan koaservat dengan mencampur larutan poli(dialildimetilamonium klorida) (PDDA) dan adenosin trifosfat (ATP) dalam air. Mereka menambahkan protein atau RNA berlabel fluoresensi ke tetesan ini untuk melacak perilakunya. Untuk menstabilkan tetesan, mereka memindahkan sejumlah kecil campuran koaservat ke dalam air suling dan mencampurnya dengan lembut.
Mereka kemudian menggunakan teknik mikroskopi canggih untuk mengamati perilaku tetesan dari waktu ke waktu, mengukur apakah tetesan tersebut menyatu dan seberapa cepat molekul bergerak di antara tetesan tersebut. Tim tersebut juga menguji stabilitas tetesan dalam berbagai kondisi, termasuk berbagai konsentrasi garam, tingkat pH, dan suhu. Mereka bahkan mengumpulkan air hujan asli untuk memverifikasi temuan mereka dalam kondisi yang lebih alami.
Hasil Utama
Studi ini menghasilkan beberapa temuan penting yang menjelaskan peran potensial air hujan dalam menstabilkan protosel awal. Ketika tetesan koaservat dipindahkan ke air suling atau air hujan, tetesan tersebut menunjukkan stabilitas yang luar biasa terhadap fusi, mempertahankan integritasnya selama berbulan-bulan, bukan hanya beberapa menit yang diamati pada tetesan yang tidak distabilkan. Peningkatan stabilitas ini disertai dengan permeabilitas selektif yang memungkinkan dinamika molekuler yang menarik. Urutan RNA pendek, yang terdiri dari 6-8 nukleotida, masih dapat bergerak di antara tetesan dengan relatif cepat, yang berpotensi memfasilitasi pertukaran blok penyusun sederhana.
Sebaliknya, urutan RNA yang lebih panjang yang terdiri dari 35 nukleotida atau lebih tetap terkompartementalisasi dalam setiap droplet selama berhari-hari, fitur penting yang memungkinkan penyimpanan dan evolusi informasi genetik. Yang penting, droplet yang distabilkan ini tidak inert; mereka menunjukkan kemampuan untuk melakukan reaksi enzimatik sederhana sambil mempertahankan pemisahannya, mengisyaratkan kemungkinan proses metabolisme awal. Ketahanan protosel ini selanjutnya dibuktikan oleh stabilitasnya pada suhu yang cukup tinggi, hingga 50°C, yang menunjukkan bahwa mereka dapat bertahan dalam berbagai kondisi lingkungan.
Barangkali yang paling menarik, efek stabilisasi tidak hanya diamati pada air suling bermutu laboratorium, tetapi juga pada air hujan sesungguhnya yang dikumpulkan di Houston, memberikan kepercayaan pada potensi relevansi mekanisme ini dalam kondisi Bumi prebiotik.
Keterbatasan Studi
Molekul-molekul spesifik yang digunakan (PDDA dan ATP) tidak masuk akal secara prebiotik, meskipun mereka berfungsi sebagai model untuk senyawa serupa yang mungkin ada. Penelitian ini juga tidak membahas bagaimana protosel-protosel ini mungkin tumbuh atau membelah, yang merupakan aspek-aspek penting kehidupan.
Selain itu, meskipun penggunaan air hujan asli menambah kredibilitas temuan tersebut, komposisi kimia hujan modern berbeda dari komposisi kimia Bumi purba. Penelitian ini memberikan bukti konsep, tetapi penelitian lebih lanjut diperlukan untuk mengidentifikasi molekul yang lebih relevan secara prebiotik yang dapat menunjukkan perilaku serupa.
Diskusi & Kesimpulan
Penelitian ini memberikan perspektif baru tentang bagaimana kehidupan mungkin bermula, yang menunjukkan bahwa faktor lingkungan sederhana seperti curah hujan dapat memainkan peran penting dalam menstabilkan protosel awal. Kemampuan tetesan yang distabilkan ini untuk secara selektif mempertahankan molekul RNA yang lebih panjang sambil membiarkan molekul yang lebih kecil melewatinya sangatlah penting, karena hal ini dapat memungkinkan evolusi sistem genetik yang lebih kompleks.
Studi ini menunjukkan bagaimana protosel ini dapat melakukan reaksi kimia dasar, yang mengisyaratkan bagaimana proses metabolisme awal mungkin telah berkembang. Temuan ini membuka jalan baru untuk penelitian tentang asal usul kehidupan dan menyoroti pentingnya kolaborasi interdisipliner dalam menangani pertanyaan ilmiah yang kompleks.
“Ketika kita membahas tentang asal usul kehidupan, hal ini sangat rumit dan melibatkan begitu banyak bagian sehingga kita perlu melibatkan orang-orang yang memiliki pengalaman relevan,” kata Szostak.
Pendanaan dan Pengungkapan
Studi ini didanai oleh beberapa organisasi, termasuk Houston Endowment Fellowship, Welch Foundation, Departemen Energi AS, dan Howard Hughes Medical Institute. Para penulis menyatakan tidak ada konflik kepentingan.
Penelitian ini merupakan upaya kolaboratif antara Sekolah Teknik Molekuler Pritzker Universitas Chicago, Departemen Teknik Kimia Universitas Houston, dan ahli biologi dari Departemen Kimia Universitas Chicago, yang menunjukkan sifat interdisipliner dari penelitian asal usul kehidupan.
