Evolusi Kimia

M. Evolusi Kimia

Bumi diperkirakan berusia 15 miliar tahun. Suhu bumi mula-mula mencapai 40.000-80.000

C. bumi berangsur-angsur mendingin, dimulai dari bagian luarnya. Zat-zat yang memiliki bobot molekul (BM) tinggi bergerak menuju ke pusat bumi, sedangkan yang BM rendah menuju ke permukaan bumi. Gas-gas yang memiliki BM kecil terdapat di lapisan terluar bumi membentuk atmosfer bumi.

Pada tahun 1936, ahli biokimia Rusia Alexander Ivanovich Oparin mengemukakan bahwa evolusi zat-zat kimia terjadi sebelum kehidupan di bumi ada. menurut Oparin, pada awalnya

atmosfer bumi mempunyai zat-zat anorganik berupa uap air (H 2 O),ammonia (NH 4 ) , karbon dioksida (CO 2 ) dan metana (CH 4 ). Zat-zat tersebut bereaksi membentuk zat-zat organic dan asam amino, karena adanya energy radiasi benda-benda angkasa dan energy listrik dari petir yang ada pada saat itu.

Suhu bumi terus menurun, ketika suhu mencapai titik kondensasi, terjadi hujan. Air hujan yang turun akan mencuci permukaan batuan bumi dan membawa larutan zat organic ke Suhu bumi terus menurun, ketika suhu mencapai titik kondensasi, terjadi hujan. Air hujan yang turun akan mencuci permukaan batuan bumi dan membawa larutan zat organic ke

A.I. Oparin adalah ahli biologi bangsa Rusia, pada tahun 1924 mempublikasikan pendapatnya tentang Asal usul kehidupan. A.I. Oparin adalah orang pertama yang mengemukakan bahwa evolusi zat-zat kmia telah terjadi sebelum kehidupan ini ada. Dalam bukunya The Origin of Life, dia mengemukakan bahwa asal mula kehidupan terjadi bersamaan dengan evolusi terbentuknya bumi dan atmosfernya. Atmosfer bumi mula-mula memiliki air, karbon dioksida, metana, dan aonia, namun tidak memiliki oksigen. Dengan adanya panas dari berbagai sumber energi, zat-zat tersebut mengalami serangkaian perubahan menjadi berbagai molekul organik sederhana. Senyawa-senyawa ini membentuk semacam campuaran yang kaya akan materi-materi dalam lautan yang masih panas, yang di sebut primordial soup.

Bahan campuran ini belum merupakan makhluk hidup, tetapi bertingkah laku mirip seperti sistem biologi. Primordial soup ini melakukan sintesis dan membentuk molekul organik kecil atau monomer, misalnya asam amino dan nukleotida. Monomer-monomer lalu bergabung membentuk polimer, misalnya protein dan asam nukleat.

Kemudian agregasi ini membentuk molekul dalam bentuk tetesan yang disebut protobian. Protobian ini memiliki ciri kimia yang berbeda dengan lingkungannya. Pendapat Oparin ini mendapat dukungan dari J.B.S. Haldane ahli biologi bangsa Inggris, pada tahun 1936. Pendapat Oparin, Haldane, dan Harold Urey dapat dipandang sebagai hiotesis yang menyatakan adanya evolusi kimia yang mengarah pada terbentuknya makhluk hidup.

Pada tahun 1953, hipotesis tentang evolusi kimia tersebut mendapat dukungan oleh Stanley Miller, seorang mahasiswa Amerika di bawah bimbingan Harold Urey yang membuat percobaandengan menyalakan bunga api listrik di dalam tabung yang berisi amonia, metana, ar, dan hidrogen. Kenudian bahan yang ada di dalam tabung tersebut dianalisis dan diperoleh senyawa asam amino yang merupakan bahan dasar kehidupan.

Gambar 50: perangkat percobaan yang digunakan Miller untuk membuktikan adanya evolusi kimia

Berdasarkan teori-teori diatas (dari teori Cosmozoa sampai dengan teori Oparin-haldane) maka gambaran terjadinya organisme di bumi dimulai di perairan. Pada mulanya atmosfer mengandung kadar karbon dioksida yang tinggi sehingga intensitas efek rumah kaca juga tinggi, akibatnya suhu permukaan bumu sangat tinggi. Lebih-lebih oksigen belum ada sehingga lapisan stratosfer tidak pula mengandung ozon, dengan demikian seluruh sinar matahari tidak tersaring dan sampai di permukaan bumi.

Kecuali suhu yang tinggi dan sinar ultra violet (UV) sampai juga ke permukaan bumi, maka kehidupan yang ada saat ini hanya mungkin di perairan yang dalam yang terlindung dari sinar UV. Zat-zat kehidupan yang terbentuk (dengan cara seperti dibuktikan oleh Harold Urey) bersama-sama dengan gerakan air (percikan, riak kecil, gerakan coaservas) kemudian menjadi sel yang pada mulanya berupa organisme bersel tunggal kemudian berevolusi menjadi organisme banyak sel (multiseluler) dan seterusnya.

Pada tahun 1953, hipotesis tentang evolusi kimia didukung oleh Harold Urey dan muridnya Stanley Miller dari Unversitas Chicago, Amerika Serikat. Urey menyatakan zat-zat organic terbentuk dari zat-zat anorganik. Menurut Urey, zat-zat anorganik yang ada di atmosfer berupa gas karbon dioksida, metana, ammonia, hydrogen dan uap air. Semua zat itu bereaksi membentuk zat organic karena energy petir. Murid Urey, Stanley Miller berhasil membuktikan dugaan gurunya di dalam laboratorium.

Harold Urey (1893) seorang ahli kimia Amerika Serikat, mengemukakan teori yang yang didasari atas pemikiran bahwa bahan organik merupakan bahan dasar organisme hidup, yang pada mulanya dibentuk sebagai reaksi gas yang ada di alam dengan bantuan energi.

Menurut teori Urey, konsep tersebut dapat dijabarkan atas 4 fase berikut ini:

1 Tersedianya molekul metana, amonia, hidrogen, dan uap air yang sangat banyak di atmosfer.

2 Energi yang timbul dari aliran lisrik, halilintar, dan radiasi sinar kosmis merupakan energi pengikat dalam reaksi molekul metana, amonia, hidrogen, dan uap air.

3 Terbentuknya zat hidup yang paling sederhana.

4 Zat hidup yang terbentuk berkembang dalam waktu jutaan tahun menjadi sejenis organisme yang lebih kompleks.

Miller membuat percobaan di laboratorium dengan membuat model yang sederhana yang dapat digunakan unntuk membuktikan teori Urey. Miller memasukkan uap air, metana, ammonia, gas hydrogen dan karbon dioksida ke dalam tabung percobaan. Kemudian, tabung tersebut dipanaskan. Untuk mengganti energy listrik halilintar,ke dalam perangkat alat tersebut dilewatkan lecutan aliran listrik bertegangan tinggi, yaitu sekitar 75.000 volt. Semua itu dilakukan untuk meniru kondisi permukaan bumi pada waktu terjadi pembentukan zat organic secara spontan.

Energy listrik memicu terjadinya reaksi-reaksi di dalam tabung membentuk zat-zat baru. Zat- zat yang terbentuk kemudian didinginkan dan ditampung. Setelah percobaan berlangsung seminggu, hasil reaksi itu dianalisis. Ternyta di dalamnya terbentuk zat organic sederhana, misalnya asam amino dan gula sederhana seperti ribose dan adenine. Dengan demikian Miller dapat membuktikan bahwa zat organic terbentuk dari zat anorganik.

Setelah itu para ahli berlomba melakukan percobaan serupa. Jika ke dalam gas itu dimasukkan fosfat maka akan terbentuk ATP (Adenin Trifosfat) yaitu suatu senyawa berenergi tinggi. Ada pula penelitian yang berhasil menyusun polipeptida yang tersusun atas

6 urutan basa. Peneliti itu menghasilkan senyawa-senyawa Gambar 51 : Struktur RNA nukleutida. Peneliti Melvin Calvin dari universitas Calivornia menunjukkan bahwa radiasi

sinar dapat mengubah metana, ammonia, hydrogen dan air menjadi molekul gula, asam amino, purin dan pirimidin. Purin dan pirimidin merupakan zat pembentuk DNA, ATP, ADP dan RNA.

Ditemukannya molekul hidup DNA dan RNA memunculkan teori yang menyatakan bahwa zat tersebut merupakan pemicu timbulnya suatu kehidupan. DNA atau RNA-kah yang terbentuk pertama kali?

Para pakar berpendapat bahwa RNA merupakan molekul hidup yang diduga muncul pertama kali di permukaan bumi, karena RNA lebih sederhana jika dibandingkan dengan DNA. Selain itu, RNA memiliki sifat mudah dibentuk dan mudah terurai serta ada jenis RNA yang dapat berfungsi sebagai enzim.

Setelah terbentuk RNA baru terbentuk DNA yang merupakan molekul yang lebih mantap. DNA terbentuk melalui proses transkripsi balik yaitu RNA membentuk DNA yang komplemen. Karena DNA lebih mantap dibandingkan dengan RNA, maka jumlah DNA lebih banyak jika dibandingkan dengan RNA. Kini justru DNA yang dapat membentuk RNA komplemen. RNA dapat membentuk protein sehingga urutan asam amino dalam protein yang Setelah terbentuk RNA baru terbentuk DNA yang merupakan molekul yang lebih mantap. DNA terbentuk melalui proses transkripsi balik yaitu RNA membentuk DNA yang komplemen. Karena DNA lebih mantap dibandingkan dengan RNA, maka jumlah DNA lebih banyak jika dibandingkan dengan RNA. Kini justru DNA yang dapat membentuk RNA komplemen. RNA dapat membentuk protein sehingga urutan asam amino dalam protein yang

Asal usul kehidupan secara singkat dapat dikatakan bahwa di dalam sup prabiotik terkandung zat-zat organic, DNA dan RNA. RNA dapat melakukan sintesis protein atas perinat DNA. Dengan demikian, di dalam sup prabiotikterdapat protein. Setelah itu, terbentuklah sel pertama. Sel tersebut hidup secara heterotrof, yang mendapatkan makanannya dari lingkungan berupa zat organic yang melimpah. Sel tersebut mampu membelah diri sehingga jumlahnya semakin banyak. Selanjutnya berlangsung evolusi biologi.