Dalam hierarki kosmik, Bumi dan bintang di sekitarnya masih dalam masa pertumbuhan. Bumi terbentuk dari zat yang tertinggal setelah matahari lahir 4,6 miliar tahun lalu, sedangkan usia alam semesta secara keseluruhan diperkirakan 11-16 miliar tahun. Seperti selama pembentukan semua planet, tahap awal keberadaan planet kita begitu bergejolak sehingga hampir mustahil untuk dibayangkan.
Dan bahkan setelah bola dunia mengambil bentuknya, permukaannya meleleh selama 600 juta tahun lagi, panas berlebih disebabkan oleh panas yang datang dari dalam, dari inti bumi, dan oleh bombardir asteroid dari luar, yang menaikkan suhu lautan yang menguap hingga mencapai titik didih. Selama periode ini, yang oleh beberapa ahli geologi disebut Hed, neraka benar-benar memerintah di planet kita.
Setelah pemboman terus-menerus oleh asteroid berhenti, dan asteroid yang tersisa berada di orbit tertentu dan hampir tidak dapat merusak Bumi, karbon, nitrogen, hidrogen, dan oksigen dalam berbagai kombinasi "membentuk asam amino dan bahan pembangun dasar lainnya dari materi hidup." Seperti yang ditulis peraih Nobel Christian de Duve dalam bukunya Life-give Dust, yang diterbitkan pada tahun 1995, "produk dari proses kimiawi ini, yang disimpan oleh presipitasi atmosfer, komet, dan meteorit, secara bertahap membentuk bahan organik pertama di permukaan tak bernyawa dari planet kita yang baru-baru ini terkondensasi."
Film kaya karbon ini telah dipengaruhi oleh kedua proses yang terjadi di Bumi itu sendiri dan oleh benda-benda angkasa yang jatuh di permukaannya; Efek radiasi ultraviolet jauh lebih kuat daripada saat ini, karena sekarang kita dilindungi oleh atmosfer bumi. Semua bahan ini akhirnya disimpan di laut, dan, seperti yang ditulis oleh ilmuwan terkemuka JB Haldane dalam artikelnya yang terkenal pada tahun 1929, "lautan purba memiliki konsistensi seperti kaldu encer yang panas".
Produk sampingan utama dari proses ini adalah sesuatu yang kental, kecoklatan, yang disebut "bergetah", "lengket" dan dengan kata lain, membangkitkan ingatan masa kanak-kanak. Mereka yang menentang kesimpulan Charles Darwin bahwa manusia adalah kerabat simpanse dan orangutan, pada kenyataannya, menempatkan seseorang sebelum penghinaan terakhir ini - kami berasal dari sejenis lendir!
Jadi, kami memiliki "kaldu" utama di mana banyak sesuatu yang lengket dicampur di mana-mana. Bagaimana kehidupan di Bumi bisa muncul dari bahan mentah ini? Di sinilah misteri sebenarnya dimulai. Secara umum diterima bahwa peran yang menentukan dimainkan oleh RNA - asam ribonukleat, kerabat dekat DNA yang menentukan kode genetik manusia dan makhluk hidup lainnya. Namun, masih banyak perselisihan tentang bagaimana, kapan dan dari mana kehidupan sebenarnya berasal. Mari kita lihat secara singkat beberapa masalah yang memicu diskusi ini.
Untuk waktu yang lama, ahli biologi dan kimiawan percaya bahwa kehidupan di Bumi seharusnya muncul tidak lebih awal dari satu miliar tahun setelah planet mendingin dan pemboman intensif oleh asteroid berhenti, dan ini terjadi sekitar 3,8 miliar tahun yang lalu. Oleh karena itu, kehidupan di Bumi telah ada tidak lebih dari 2,8 miliar tahun. Tetapi bukti geologis, dan bahkan fosil organik, semakin menunjukkan bahwa bakteri sudah ada jauh sebelum itu.
Formasi Greenland Isua, terdiri dari bebatuan tertua di planet kita, yang usianya ditentukan pada 3,2 miliar tahun, mengandung karbon - bahan pembangun utama dari semua bentuk kehidupan yang diketahui, dan dalam proporsi karakteristik fotosintesis bakteri. Banyak ahli biologi menyimpulkan bahwa bahkan pada periode awal bakteri pasti ada, dan jika demikian, maka terdapat organisme yang lebih primitif daripada bakteri bahkan sebelumnya.
Video promosi:
Relatif baru-baru ini, seorang ahli geologi dari University of Western Australia, Bigir Rasmussen, menemukan di kraton Pilbara di barat laut Australia, sisa-sisa fosil mikroorganisme berserabut berusia 3,5 miliar tahun, serta fosil "mungkin" yang berasal dari 3,235 miliar tahun yang lalu, di meletus endapan gunung berapi di Australia barat. Karena penemuan semacam itu, masalah serius muncul: asal usul kehidupan ditunda hingga 200 ribu tahun setelah akhir periode Hed, yang oleh banyak ahli biologi dianggap sebagai waktu yang agak singkat untuk berlangsungnya proses kimia yang diperlukan.
Penemuan Rasmussen yang lebih baru, yang dilaporkan pada bulan Juni 1999 di Nature, menimbulkan dilema lain. Karena biomolekul yang diperlukan untuk materi hidup, seperti protein dan asam nukleat, sangat rapuh dan bertahan lebih baik pada suhu yang lebih rendah, banyak ahli kimia telah lama yakin bahwa kehidupan di Bumi seharusnya muncul pada suhu rendah, bahkan mungkin negatif. … Namun Rasmussen menggali filamen mikroskopisnya dalam bahan yang awalnya terletak di dekat lubang gunung berapi, yang suhunya sangat tinggi.
Faktanya, organisme paling purba yang terus ada hingga saat ini adalah bakteri yang hidup di ventilasi vulkanik yang diawetkan atau di mata air dengan suhu air hingga 110 ° C. Keberadaan bakteri purba ini di ventilasi gunung berapi memberikan bukti kuat yang mendukung asumsi kondisi suhu tinggi untuk asal mula kehidupan di Bumi, yang didukung oleh ilmuwan lain.
Salah satu penganut pandangan asal mula kehidupan di Bumi dalam kondisi dingin adalah Stanley Miller yang langsung menjadi terkenal pada tahun 1953 setelah melakukan serangkaian percobaan di Universitas Chicago. Dia kemudian menjadi mahasiswa pascasarjana dan belajar dengan ahli kimia pemenang Hadiah Nobel Harold Urey, yang memenangkan Hadiah Nobel untuk menemukan hidrogen berat yang disebut deuterium. Menurut Yuri, atmosfer planet awalnya terdiri dari campuran molekul hidrogen, metana, amonia, uap air, dan sangat kaya akan hidrogen. (Perhatikan bahwa oksigen hanya ada dalam komposisi uap air. Baru setelah munculnya kehidupan di atmosfer, oksigen mulai muncul sebagai akibat dari pelepasan karbon dioksida selama fotosintesis, yang akhirnya mengarah pada perkembangan bentuk biologis yang lebih kompleks.)
Miller menyiapkan campuran elemen yang telah ditunjukkan Yuri di dalam bejana tertutup dan selama beberapa hari memaparkannya pada aliran listrik yang mensimulasikan petir. Yang mengejutkan, kilau merah muda muncul di bejana kaca, dan analisis hasil yang diperoleh mengungkapkan adanya dua asam amino (bagian penyusun semua protein), serta zat organik lain yang diyakini hanya dibentuk oleh sel-sel hidup. Eksperimen ini, yang dengan enggan disetujui oleh pemimpinnya, tidak hanya membuat Miller terkenal, tetapi juga menyebabkan munculnya bidang sains baru - kimia abiotik, yang tugas utamanya adalah memproduksi zat biologis dalam kondisi yang diyakini telah ada di Bumi sebelum munculnya kehidupan.
Kata "mempertimbangkan" sangat penting di sini. Asumsi tentang komposisi atmosfer bumi sebelum kehidupan berkembang di planet kita berubah setiap saat. Dan meskipun banyak percobaan dilakukan setelah pekerjaan Miller pada tahun 1953, mereka tidak membuahkan hasil yang dapat dikaitkan dengan konsep "kehidupan", meskipun berbagai jenis molekul organik di dalamnya telah terbentuk. Seperti yang dicatat de Duve dalam Life-give Dust, eksperimen semacam itu sering dilakukan “di bawah kondisi yang dibuat-buat daripada yang diperlukan untuk proses abiotik yang sesungguhnya.
Di antara semua eksperimen ini, eksperimen asli Miller tetap klasik. Itu praktis satu-satunya yang dipahami semata-mata untuk tujuan mereplikasi kondisi prebiologis yang masuk akal tanpa maksud untuk mendapatkan produk akhir tertentu. Dengan kata lain, selalu mudah untuk mengatur eksperimen sedemikian rupa untuk kemungkinan besar mendapatkan hasil yang diinginkan, tetapi kondisi eksperimen akan terlalu sesuai.
Setidaknya dalam eksperimen semacam itu, mustahil untuk mereproduksi kehidupan bahkan dalam bentuknya yang paling dasar - dalam bentuk sel terpisah tanpa inti. Seperti yang ditulis Nicholas Wade dalam artikel New York Times bulan Juni 2000 tentang penemuan terbaru Rasmussen, "Upaya paling intens oleh ahli kimia untuk membuat molekul di laboratorium yang khas pada materi hidup hanya menunjukkan bahwa ini adalah tugas yang sangat sulit."
Dengan demikian, masalah utama dipusatkan pada dua jalur utama penelitian untuk menentukan bagaimana kehidupan di Bumi berasal. Momen asal mula kehidupan didorong lebih jauh ke masa lalu, sehingga tampaknya, terlalu sedikit waktu tersisa untuk proses kimiawi yang diperlukan untuk asal mula kehidupan berlangsung. Dan reaksi kimia ini sendiri, seperti sebelumnya, tetap sama misteriusnya.
Terlepas dari kemajuan teknis yang sangat besar dan sejumlah besar data genetik yang terkumpul, eksperimen Stanley Miller pada tahun 1953 tetap menjadi satu-satunya hasil yang meyakinkan dari penelitian semacam itu. Namun demikian, penemuan itu sendiri menimbulkan keraguan - banyak ilmuwan sekarang percaya bahwa keseimbangan elemen yang dia gunakan berdasarkan karya pemimpinnya G. Juri salah. Ketika rasio komponen berubah, asam amino yang diperoleh Miller tidak terbentuk.
Karena kesulitan-kesulitan baru, gambaran keseluruhan evolusi kehidupan menjadi lebih kabur. Setelah tampaknya dapat dilacak dengan jelas oleh pohon filogenetik (genealogis) yang mencerminkan sejarah evolusi suatu organisme dari akarnya. Pohon filogenetik pertama kali dibangun pada abad ke-19 sesuai dengan teori Charles Darwin untuk menunjukkan dengan jelas sejarah evolusi masing-masing kelompok hewan. Pohon bercabang pertama dibangun oleh ahli biologi evolusi Jerman Ernst Haeckel (yang juga mengusulkan istilah "ekologi").
Penemuan DNA memungkinkan terciptanya pohon filogenetik tidak hanya untuk hewan dan tumbuhan, tetapi juga untuk materi genetik mereka, yang memungkinkan untuk memahami lebih dalam proses yang mendasari konsep "kehidupan". Untuk mendapatkan pohon silsilah, peneliti melakukan analisis komparatif urutan blok penyusun molekul asam nukleat (nukleotida) atau asam amino dalam protein. Hasilnya dibandingkan untuk organisme yang berbeda.
Berdasarkan mekanisme percabangan evolusi dan mutasi, dengan menggunakan teknik ini, dimungkinkan untuk menentukan jarak antara dua cabang pada pohon filogenetik, yaitu untuk mengetahui sejauh mana dua spesies telah berpindah dari moyang bersama dan dari satu sama lain. (Selain itu, metode ini telah membantu ilmuwan menemukan usia organisme purba yang masih ada hingga saat ini di ventilasi vulkanik super-panas.) Tugas melakukan analisis komparatif urutan mungkin paling mudah dipahami jika kita menggambar analogi dengan permainan kata di mana seseorang ditanyai kata panjang dengan tujuan membentuk kata-kata pendek sebanyak mungkin dari huruf-huruf penyusunnya.
Pada akhir 1970-an, Carl Wose dari University of Illinois menerapkan analisis komparatif sekuens terhadap molekul RNA yang ditemukan pada semua makhluk hidup, menghasilkan pohon filogenetik yang lebih kompleks daripada yang diantisipasi. Tiga cabang utama pohon berhubungan dengan tiga kerajaan dasar organisme hidup: prokariota, archaea, dan eukariota. Prokariota adalah mikroorganisme seperti bakteri.
Subdivisi baru yang diusulkan Wose - archaea - mencakup kelompok bakteri kedua yang ditemukan di tempat yang sangat panas di Bumi, seperti mata air panas. Eukariota adalah organisme yang terdiri dari sel besar yang memiliki inti yang terbentuk; ini mencakup semua organisme multisel - tumbuhan dan hewan, termasuk manusia.
Tetapi sejak awal 1980-an, ketika lebih banyak genom telah diterjemahkan di ketiga kerajaan, gambaran tersebut menjadi lebih tidak pasti. Pohon yang didasarkan pada gen selain model protein asli Wase ternyata sangat berbeda. Selain itu, gen diatur ulang dengan cara yang mengejutkan, bahkan tidak terduga. Variasi ini membuat sangat sulit untuk melacak gen tersebut kembali ke nenek moyang yang sama dan, bahkan lebih tidak menyenangkan, menunjukkan bahwa gen primer - nenek moyang kehidupan - sendiri memiliki struktur yang agak rumit, lebih kompleks daripada yang seharusnya dimiliki gen "asli".
Satu-satunya solusi yang masuk akal untuk masalah ini adalah dengan mengasumsikan bahwa alih-alih tumbuh sepanjang waktu ke atas untuk membentuk cabang vertikal pada tahap awal evolusi kehidupan, pohon mengeluarkan cabang samping, dan beberapa gen dipindahkan secara horizontal. Ide ini diperkuat oleh fakta bahwa bahkan saat ini, bakteri dapat menularkan beberapa gen secara horizontal, termasuk, sayangnya, yang membuat bakteri kebal terhadap antibiotik. Kesimpulan ini berarti bahwa pohon kehidupan, alih-alih memiliki batang lurus yang indah, berubah menjadi sesuatu yang menyerupai lukisan karya Jackson Pollock. Ini mengecilkan hati untuk sedikitnya.
Tapi Karl Wose tidak malu. Dia berhipotesis bahwa organisme bersel tunggal, yang sejak lama dianggap sebagai bentuk kehidupan asli, mungkin adalah sejenis koloni, terdiri dari beberapa jenis sel, yang mampu dengan mudah bertukar informasi genetik secara horizontal. Beberapa ilmuwan bingung dengan persepsi ringan ini. Artinya mekanisme replikasi (reproduksi) gen yang diamati dalam DNA dan merupakan mekanisme yang cukup tepat, berkembang dalam sel hanya di kemudian hari. Koloni akhirnya harus naik ke tahap perkembangan yang lebih tinggi, ketika setiap organisme mengambil bentuknya sendiri. Tetapi kapan ini terjadi?
Jadi bagaimana kehidupan di bumi terjadi?
Saat ini, para ahli mengaitkan tanggal yang sangat berbeda dengan momen ketika pohon DNA ramping mulai membentuk cabang vertikal - dalam kisaran dari hanya satu miliar tahun yang lalu dan hampir 4 miliar tahun sebelumnya. Seperti dalam situasi dengan teori Big Bang dalam asal mula Alam Semesta, berkat penemuan dan metode pengukuran baru seiring dengan berkembangnya pengetahuan kita, teori asal usul kehidupan di Bumi tidak disederhanakan, tetapi lebih rumit. Karena alasan ini, penjelasan lain tentang munculnya kehidupan, yang telah lama dianggap fantastis, telah dipertahankan beberapa pendukung.
Mungkinkah kehidupan telah dibawa ke Bumi dari luar angkasa? Tentu saja, asteroid, meteorit, dan komet mengandung unsur-unsur yang membentuk penyusun materi hidup, dan secara umum diterima bahwa kehidupan di Bumi muncul dari kombinasi bahan-bahan tersebut - yang sudah ada di Bumi dan dibawa dari luar angkasa. Tetapi bahan bangunan adalah satu hal, dan kehidupan itu sendiri adalah hal lain. Beberapa ilmuwan terkemuka berpendapat bahwa kehidupan primer yang dibawa ke planet kita dari luar angkasa sudah terbentuk sempurna, yaitu bukan hanya bagian penyusunnya, tetapi organisme itu sendiri. Pada tahun 1821, Sals-Gu1080e Montlivol menyatakan bahwa bulan adalah sumber kehidupan di planet kita.
Ide ini dihidupkan kembali dalam hubungannya dengan Mars pada tahun 1890, ketika astronom Amerika Percival Lovell (yang meramalkan keberadaan planet Pluto dan menghitung orbitnya) mengatakan bahwa saluran yang terlihat di permukaan planet merah hanya dapat dibangun oleh makhluk cerdas. William Thomson (Lord Kelvin), yang mengembangkan skala suhu yang sempurna, pada akhir abad ke-19, menyatakan bahwa kehidupan dibawa ke planet kita oleh meteorit.
Tidak ada yang lebih terobsesi dengan ide-ide seperti ahli kimia Swedia Svante Arrhenius, yang menerima Hadiah Nobel pada tahun 1903 untuk pekerjaan utamanya di bidang elektrokimia. Menurut teorinya tentang panspermia, spora bakteri yang tersebar di ruang dunia yang dingin dapat melakukan perjalanan jauh dalam keadaan mati suri dan siap untuk bangkit jika bertemu dengan planet yang ramah dalam perjalanannya. Dia tidak terbiasa dengan masalah radiasi kosmik yang mematikan.
Fred Hoyle mempromosikan beberapa versi hipotesis panspermia sehubungan dengan teorinya tentang alam semesta diam, yang dijelaskan di Bab. 1. Hoyle melangkah lebih jauh dengan menegaskan bahwa epidemi seperti pandemi flu Spanyol tahun 1918 disebabkan oleh kuman dari luar angkasa, dan bahwa hidung manusia telah berevolusi untuk mencegah agen penyebab penyakit memasuki tubuh dari luar angkasa.
Francis Crick (yang menerima Hadiah Nobel tahun 1962 di bidang Kedokteran bersama James Watson dan Maurice Wilkins untuk penemuan heliks ganda DNA) dan pendiri kimia prebiologi, Leslie Orgel, melangkah lebih jauh, mendukung gagasan bahwa kehidupan "diunggulkan" di Bumi oleh perwakilan makhluk luar angkasa yang sangat berkembang peradaban. Mereka menyebut hipotesis ini "panspermia terarah".
Para penyuka UFO, tentu saja, senang menerima Teriakan pemenang Nobel di antara para pendukung mereka, dan penulis fiksi ilmiah selalu siap untuk melompat ke ide-ide semacam ini. Kanal Mars Lovell menginspirasi HG Wells sampai batas tertentu dalam War of the Worlds yang terkenal, yang diterbitkan pada tahun 1898. Sementara banyak ilmuwan terkemuka secara terbuka memprotes gagasan panspermia, baik secara langsung maupun tidak langsung, beberapa lebih berhati-hati.
Christian de Duve menulis: “Dengan pendukung terkenal seperti itu, hipotesis panspermia hampir tidak dapat ditolak tanpa analisis rinci,” terlepas dari kenyataan bahwa, menurut pendapatnya, teori semacam itu tidak memiliki bukti yang meyakinkan. Kesimpulan ini dibuat pada tahun 1995, tetapi tahun berikutnya, seluruh dunia menjadi berita utama dengan pernyataan yang dibuat oleh NASA.
Laporan NASA terkait dengan salah satu batuan yang ditemukan pada tahun 1984 di Antartika. Sampel tersebut adalah pecahan meteorit yang disebut SNCs (dibaca "snix") - singkatan dari nama tempat di mana tiga fragmen pertama ditemukan, Shergotty - Nakhla - Chassigny. Pada konferensi pers yang didedikasikan untuk acara ini, sampel batu terletak di atas bantal beludru biru, dan kepala NASA Dan Goldin berbicara kepada mereka yang hadir dengan kata-kata: "Tidak hari ini atau besok kita akan tahu jika hanya ada kehidupan di Bumi," yang ternyata menjadi cara yang hebat menarik perhatian jurnalis.
Kemudian para ilmuwan NASA berbicara tentang apa yang pasti diketahui tentang bebatuan ini. Penelitian telah menunjukkan bahwa mereka terbentuk di Mars sekitar 4,5 miliar tahun yang lalu. Selama setengah miliar tahun, batu itu berada di bawah permukaan Mars, tetapi setelah retakan muncul di permukaan Mars akibat tabrakan meteorik, ia terpapar air. Peristiwa baru terjadi dengan batuan ini sekitar 16 juta tahun yang lalu, ketika sebuah benda luar angkasa, mungkin sebuah asteroid, jatuh di Mars, akibatnya pecahan kerak Mars terlempar ke luar angkasa.
Setelah melakukan perjalanan di luar angkasa selama jutaan tahun, fragmen ini jatuh ke Antartika 16.000 tahun yang lalu. Kembali pada tahun 1957, penulis fiksi ilmiah James Blish merilis novel Cold Year, yang berfokus pada bebatuan yang ditemukan di Kutub Utara dan ternyata merupakan sisa-sisa planet yang dihancurkan oleh Mars selama perang dua dunia, yang membuat sang pahlawan berseru: "Sejarah alam semesta dalam kubus Es! " Peristiwa di konferensi NASA kurang dramatis, meskipun surat kabar melakukan yang terbaik untuk menyebarkan berita itu.
Batuan itu, yang ditemukan oleh NASA, mengandung karbonat yang mirip dengan yang terbentuk di planet kita dengan partisipasi bakteri. Juga ditemukan besi sulfida berbutir halus dan mineral lain yang menyerupai produk limbah bakteri. Selain itu, dengan menggunakan mikroskop elektron pemindai, struktur kecil diidentifikasi yang mungkin merupakan sisa-sisa fosil bakteri Mars - mereka terendam sangat dalam sehingga tidak dapat terbentuk di Bumi.
Tidak ingin malu, pejabat NASA memiliki seorang ilmuwan yang mengatakan bahwa struktur ini terlalu kecil untuk menjadi bakteri, dan bahwa karbonat tampaknya terbentuk pada suhu yang sangat tinggi yang tidak sesuai dengan kehidupan. Namun, pernyataan skeptisnya sama sekali tidak dapat mencegah munculnya teriakan utama di surat kabar: "Kehidupan di Mars!"
Diskusi selanjutnya tentang masalah ini oleh para ilmuwan berlangsung atas dasar terminologi ilmiah yang dapat membuat takut jurnalis mana pun. Masalahnya bisa diatasi jika salah satu dari tenda fosil kecil itu bisa dibuka. Jika kita menemukan dinding sel, atau lebih baik lagi, sebuah pecahan sel, kita akan mendapatkan jawabannya.
Sayangnya, tidak ada metodologi yang dikembangkan untuk penelitian semacam itu. Ketika jawabannya masih diterima, meskipun positif, banyak ilmuwan mungkin akan mengatakan bahwa ini hanya membuktikan bahwa kehidupan dalam bentuk bakteri ada di Mars, juga di Bumi. Ini tidak akan menjadi bukti bahwa kehidupan berasal dari Mars dan dibawa ke planet kita (atau sebaliknya), dan tidak akan mengkonfirmasi teori panspermia. Tetapi sekarang tidak dapat lagi dikatakan bahwa tidak ada alasan sama sekali untuk mengasumsikan kemungkinan-kemungkinan seperti itu.
J. Malone
