NASATemuan terbaru mengungkapkan hal itu RNAPeran manusia dalam preferensi kehidupan terhadap protein kidal mungkin bukan karena bias kimiawi, tapi lebih karena tekanan evolusi.
Penemuan ini merupakan bagian dari upaya yang lebih luas untuk menelusuri asal usul dan karakteristik kehidupan, termasuk studi tentang makhluk luar angkasa asam amino.
Mengungkap Orientasi Molekuler dalam Asal Usul Kehidupan
Misteri mengapa kehidupan bergantung pada molekul dengan orientasi tertentu semakin mendalam setelah penemuan RNA yang didanai NASA. RNA, sebuah molekul yang diduga membawa petunjuk kehidupan sebelumnya DNAtelah terbukti mendukung penciptaan bahan penyusun protein baik dalam bentuk kidal maupun tangan kanan. Temuan mengejutkan ini, dipublikasikan di Komunikasi Alammenantang asumsi lama dan mungkin memberikan wawasan baru tentang asal usul kehidupan.
Homokiralitas dalam Molekul Biologis
Protein, molekul penting kehidupan, menjalankan berbagai fungsi, mulai dari membentuk struktur seperti rambut hingga bertindak sebagai enzim yang mengatur reaksi kimia. Kehidupan merakit protein-protein ini dari 20 amino asam bahan penyusun, menggabungkannya dengan cara yang tak terhitung jumlahnya untuk menciptakan jutaan protein berbeda.
Menariknya, beberapa asam amino bisa ada dalam dua bentuk bayangan cermin, mirip seperti tangan Anda yang bercermin berlawanan. Namun, kehidupan hanya menggunakan versi kidal dari asam amino ini. Fenomena yang dikenal sebagai homokiralitas ini telah membingungkan para ilmuwan selama bertahun-tahun. Meskipun kehidupan yang dibangun dengan asam amino kidal kemungkinan besar akan berfungsi dengan baik, alasan di balik preferensi eksklusif kehidupan terhadap jenis asam amino kidal masih menjadi misteri.
Peran RNA dalam Bentuk Kehidupan Awal
DNA (asam deoksiribonukleat) adalah molekul yang menyimpan instruksi untuk membangun dan menjalankan organisme hidup. Namun, DNA itu kompleks dan terspesialisasi; ia “mensubkontrakkan” pekerjaan membaca instruksi ke molekul RNA (asam ribonukleat) dan membangun protein ke molekul ribosom. Spesialisasi dan kompleksitas DNA membuat para ilmuwan berpikir bahwa sesuatu yang lebih sederhana seharusnya sudah ada sejak miliaran tahun yang lalu pada awal evolusi kehidupan. Kandidat utama untuk hal ini adalah RNA, yang dapat menyimpan informasi genetik dan membangun protein. Hipotesis bahwa RNA mungkin mendahului DNA disebut hipotesis “dunia RNA”.
Jika proposisi dunia RNA benar, mungkin ada sesuatu tentang RNA yang menyebabkannya lebih memilih pembentukan protein kidal dibandingkan protein kidal. Namun, penelitian baru ini tidak mendukung gagasan ini, sehingga memperdalam misteri mengapa kehidupan terjadi pada protein kidal.
Eksperimen Eksplorasi pada Preferensi RNA
Eksperimen tersebut menguji molekul RNA yang bertindak seperti enzim untuk membangun protein, yang disebut ribozim. “Percobaan menunjukkan bahwa ribozim dapat memilih asam amino yang beraliran kiri atau kanan, yang menunjukkan bahwa dunia RNA, secara umum, belum tentu memiliki bias yang kuat terhadap bentuk asam amino yang kita amati dalam biologi sekarang,” kata Irene Chen, dari Universitas California, Los Angeles (Universitas California) Samueli School of Engineering, penulis koresponden dari Komunikasi Alam kertas.
Dalam percobaan tersebut, para peneliti mensimulasikan kondisi dunia RNA di awal Bumi. Mereka menginkubasi larutan yang mengandung ribozim dan prekursor asam amino untuk melihat persentase relatif asam amino kanan dan kiri, fenilalanin, yang dapat membantu produksinya. Mereka menguji 15 kombinasi ribozim yang berbeda dan menemukan bahwa ribozim dapat memilih asam amino kidal atau asam amino kidal. Hal ini menunjukkan bahwa RNA pada awalnya tidak memiliki kecenderungan bias kimia untuk satu bentuk asam amino. Kurangnya preferensi ini menantang anggapan bahwa kehidupan awal cenderung memilih asam amino kidal, yang mendominasi protein modern.
Implikasi Temuan terhadap Kiralitas Kehidupan
“Temuan ini menunjukkan bahwa homokiralitas kehidupan pada akhirnya mungkin bukan merupakan hasil dari determinisme kimiawi namun mungkin muncul melalui tekanan evolusi kemudian,” kata rekan penulis Alberto Vázquez-Salazar, seorang sarjana pascadoktoral UCLA dan anggota kelompok penelitian Chen.
Sejarah prebiotik bumi tidak hanya mencakup bagian tertua dari catatan fosil, yang telah terhapus oleh lempeng tektonik, yaitu perputaran kerak bumi yang lambat. Pada saat itu, planet ini kemungkinan besar dibombardir oleh asteroid, yang mungkin telah menghasilkan beberapa bahan penyusun kehidupan, seperti asam amino. Sejalan dengan eksperimen kimia, peneliti asal usul kehidupan lainnya telah melihat bukti molekuler dari meteorit dan asteroid.
Pengejaran Asam Amino Luar Bumi oleh NASA
“Memahami sifat kimia kehidupan membantu kita mengetahui apa yang harus dicari dalam pencarian kehidupan di seluruh tata surya,” kata rekan penulis Jason Dworkin, ilmuwan senior astrobiologi di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland, dan direktur Laboratorium Analisis Astrobiologi Goddard.
Dworkin adalah ilmuwan proyek di NASA OSIRIS-REx misi, yang mengambil sampel dari asteroid Bennu dan mengirimkannya ke Bumi tahun lalu untuk studi lebih lanjut.
“Kami menganalisis sampel OSIRIS-REx untuk mengetahui sifat kiralitas (kidal) masing-masing asam amino, dan di masa depan, sampel dari Mars juga akan diuji di laboratorium untuk mencari bukti kehidupan termasuk ribozim dan protein,” kata Dworkin.
Untuk informasi lebih lanjut mengenai studi ini, lihat NASA Mengungkap Perubahan RNA yang Dapat Mendefinisikan Ulang Kisah Asal Mula Kehidupan.
Referensi: “Transfer kiral prebiotik dari ribozim yang dapat melakukan aminoasilasi sendiri mungkin mendukung sifat kidal” oleh Josh Kenchel, Alberto Vázquez-Salazar, Reno Wells, Krishna Brunton, Evan Janzen, Kyle M. Schultz, Ziwei Liu, Vivi Li, Eric T. Parker, Jason P.Dworkin dan Irene A.Chen, 12 September 2024, Komunikasi Alam.
DOI: 10.1038/s41467-024-52362-x
Penelitian ini didukung oleh hibah dari NASA, Simons Foundation Collaboration on the Origin of Life, dan National Science Foundation. Vázquez-Salazar mengakui dukungan melalui Program Pascadoktoral NASA, yang dikelola oleh Universitas Terkait Oak Ridge di bawah kontrak dengan NASA.
