materi asal-usul kehidupan

Dalam bagian ini kita akan mempelajari asal-usul kehidupan. Akan tetapi dalam hal ini yang dibahas dalam perspektif sains.

Beberapa Kenyataan Tentang Asal-usul Kehidupan Purba

Menurut teori big bang sekitar 15-20 ribu juta tahun yang lau, terjadi ledakan di ruang angkasa yang mengawali terbentukknya tata surya. Lima ribu tahun yang lalu Sistem tata surya belum terbentuk. Sekitar 4,5 ribu tahun yang lalu bumi, tebentuk dari debu kosmik. Sewaktu pertama kali terbentuk bumi, atmosfer purba tidak mengandung  oksigen. Kehidupan di bumi tebentuk kira-kira 3,5 ribu juta tahun yang lalu.

Tori Panspermia nengatakan yaitu teori abiotik tentang terbentuknya senyawa organik berasal dari meteorit dan komet yang masuk ke atmosfer bumi sambil membawa zat-zat organik yang diperlukan bagi evolusi makhluk hidup. Molekul organik itu telah terbentuk dari proses-proses abiotik di luar angkasa. Beberapa material organik (termasuk asam amino) memang teah ditemukan pada meteorit yang masuk ke bumi.

Teori Abiogenesis dan Generatio Spontania

Makhluk hidup berasal dari benda mati ini merupakan pernytaan dari teori abiogenesis. Aristoteles (384-332) dan Anthony van Leuwwnhoek (1677) menemukan mikroskop yang dapat memperlihatkan kuman, sel sperma, sek darah dan lain-lain. Kemudian Louis menyanggah yaitu dengan percobaab lalat dari daging busuk  adalah katena induk kuman sudah ada pada daging busuk dan induk lalat bertelur disitu (biogenesis). Abad 20 kemudian teori biogenesis kembali disanggah dengan teori abiogenesis modern. Teori abiogenesis mengandung kebenaran untuk kurun evolusi an-organik/evolusi kimia. Teori abiogenesi modern menerangkan asal mula pertama terjadinya makhluk hidup (kurun waktu evolusi kimia).

Apakah Evousi Kimia itu ?

Evolusi kimiaatau evolsi an-organik ialah evolusi tentang asal-usul kehidupan di bumi bahwa makhluk hidup terbentuk dari zat organik menjadi zat anorganik.Evolusi kimia ini menjelaskan bagaimana zat-zat organik mula-mula pada masa purba dahulu menyusun badan kehidupan awal pada umumnya.

Teori Abiogenesis Modern 

Menurut oparin dkk yang mencetuskan teori pada tahun 1920 an, membuat postulat bahwa atmosfer bumi pada zaman purba :

Peristiwa ini bersifat irreversible (tidak dapat kembali) karena bumi modern sekarang sudah banyak mengandung oksigen dari fotosintesis. Oksigen menghalangi reaksi spontan pembentukan molekul organik karena oksigen menyerang ikatan kimia, dan mengekstrak elektron.

Pengujian Hipotesis Oparin ini diuji  oleh Stanley Miller dan Harold urey pada tahun 1953. Miler dan Urey membuktikan bahwa bahan kimia biologis (asam amino yang merupakan prekursor protein ) terbentuk dari CH4, NH3, H2 dan H2O melalui proses non-biologis di dalam tabung yang meniru kondisi atmosfer purba, diberi loncatan listrik. Senyawa yang analog dengan senyawa atmosfer bumi purba digunakan untuk membikin 20 asam amino , gula monomer, asam lemak, purin dan pirimidi bahkan ATP. Diduga pada zaman sebelum ada kehidupan senyawa penyusun polimer ini telah terkumpul sebagai tahap alami di dalam evolusi kimia di atas planet di bumi ini.

Selanjutnya polimerisasi berlangsung. Protein adalah polimer asam amino. Pada zaman sekarang, ikatan peptida antara asam amino pada sel dikatalisi oleh enzim yang pintar membentuknya . Tanpa enzim asam amino hanya larut dalam air yang mempersulit polimerisasi dan yang juga menambah molekul air. Di zaman atmosfer masih purba, polimerisasi tanpa enzim. Namun peristiwa ini dapat ditiru di dalam laboratorium yaitu jika larutan encer asam amino diteteskan pada pasir yang panas, lampung atau batu, membentuk protenoid. Dengan metode ini air menguap dan monomer lebih terkonsentrasi di atas pasir atau batu tersebut. Diperkirakan lempung dapat memekatkan asam amino dan senyawa monomer organik lainnya, mengikatkan sisi muatan kimia lempung pada monomer senyawa organik, memfasilitasi katalisis reaksi dihidrasi yang menyambung ikatan monomer sesamanya.

Urutan terbentuknya senyawa organik dapat diilustrasikan sebagai berikut :

Evolusi Metabolisme

Sel purba yang ada sejak 3,5 ribu tahun yang lalu  di duga merupakan makhluk kemothetotrof, yang mengabsorbsi zat organik yang disediakan alam melalui proses abiotik. ATP diduga merupakan satu diantara nutrien tersebut. Lama kelamaan, jasad sel mampu mengadakan ATP sendiri melalui posforilasi ADp berbantuan energi dan enzim terbentuk secara evolusi. Secara berangsur-angsur terjadi evolusi dan seleksi kimia untuk mengadakan metabolisme glikolisis. Glikolisis tidak memerlukan oksigen. Model metabolisme yang di permukaan bumi purba dulu adalah glikolisis diikuti fermentasi.

Jasad fermentatif adalah jasad yang mengkonsumsi bahan organik untuk kelangsungan hidupnya, tanpa mengharuskan adanya oksigen sebagai aseptor terakhir elektron pada proses respirasinya. Jasad Archaebacteria yang hidup mula-mula bersifat obligat an-aerob (anaerob tulen, tidak memerlukan oksigen). Jasad anaerob dewasa ini masih terdapat pada golongan bakteri yang hidup di bawah tanah atau di danau yang mati. Fer,entasi dipandang dari sudut produksi ATP, termasuk cara yang lebih boros.

Pada dewasa ini satu molekul glukosa yang menjalani metabolisme fermentatif hanya akan menghasilkan 4 molekul ATP bersih. Oleh karena itu jasad fermetasi ini berkembang dengan baik, maka kaldu purba akan habis.Perkembangan berikutnyan adalah evolusi metabolisme dari glikolisis-fermentasi menjadi metabolisme sintetik dan respirasi oksidatif. 

Terbentuknya Sel Purba (Protobiont)

Bahan kimia biologis yang terjadi dari proses-proses abiotik tersebut terkumpul dalam jumlah besar, membentuk suatu kaldu raksasa, Kaldu raksasa terpisah menjadi butir=butir mikro atau disebut mikrosfer atau protobiont. Protobiont adalah agregat molekul -molekul yang terbentuk secara abiotik. Protobiont mampu memelihara lingkungan internala tetapi tidak dapat memperbanyak diri. Protobiont dianggap sebagai bakal sel purba. Percobaan dewasa ini menunjukkan bahwa jika protenoid berada di dalam air dingin, akan terbentuk tetes mikrosfer. Di zaman purba, mikrosfer dilindungi oleh membran yang selektif permeable. Protobiont di duga terbentuk di dalam lautan kaldu purba, mula-mula mengandung kemampuan  katalitik yang lemah , yang memodifikasi senyawa-senyawa yang di ambil dari luar membra dengan cara metabolisme bersifat rudimenter.

Asal-usul Bahan Informasi Genetik

Sel mengandung DNA yang ditranskripsi menjadi RNA, para ahli biomolekul menduga bahwa di zaman purba yang menjadi informasi genetik adalah RNA. Para ahli biomolekul menduga bahwa di zaman purba yang menjadi bahan informasi genetik adalah RNA. Rna ini difuga mempunyai kesamaan sebagai enzim. RNA diduga karena kemampuan katalitik ini diambil alih oleh protein dan fungsi genetik RNA diambil alih dengan molekul asam nukleat yang lebih stabil yaitu DNA. DNA menggantikan peranan RNA di dalam menyimpan informasi genetik. Dewasa ini hanya virus retro yang masih menyimpan bahan genetiknya berupa RNA. Seleksi alam terhadap proses kerja pada level molekuler merupakan mekanisme yang umum  yang berlaku. Hal ini karena diketahui RNA adalah bersifat labil, sedangkan untuk menyimpan informasi haruslah dengan molekul yang stabil (DNA).

Evolusi Sel (Teori Endosimbiosis)

Jasad protobiont dianggap sebagai prekursor sel purba. Sel purba ini akan menjadi cikal bakal universal (progenot) semua jenis sel yang ada sekarang. Progenot berkembang  menjadi sel jasad prokariot purba seperti Archaebakteri (leleuhur bakteri yang beradaptasi pada suhu panas kurang lebih 100 C, bersifat asasm dan anaerob) dan urkaryot (jasad proto-eukariot ialah jasad sel satu yang mempunyai organel, dan mitokondria yang di duga hasil fusi sel) dan EubajterI (kelompok bakteri yang tak mempunyai pigmen fotosintetik).

Evolusi sel

Gambar skema pembentukan sel purba

Terbentuknya jasad eukaryot berasal dari fusi sel-sel purba. Terbentuknya jasad eukaryot ini diterangkan dengan teori endosimbiosi. Teori endosimbiosis didasari atas perbandingan molekul rRNA dari berbagai macam organisme. Teori endosimbiosis menerangkan bahwa pada zaman purba dahulu, setelah terbentuk sel archaebakteri, urkaryot dan eubakteri, terjadi fusi atasu penggabungan sel-sel yang berbeda menghasilkan jasad Eukaryot (bermitokondria) dan jasad tanaman (klorofil).

Terbentuknya jasad eukaryot bermitokondria berasal dari sel fotosintetik ungu (dari golongan yang melebur  (berfusi) dengan sel urkaryot yang okasidatif, Selanjutnya sel eubakteri itu di dalam sel eukaryot tersebut berperanan sebagai mitokondria.

k

Terbentuknya jasad eukariot berkloroplastida

Berasal dari sel sianobakteria purba (klorofita golongan eubakteri yang lebih maju) yang berfusi dengan sel eukaryot purba membentuk sel eukaryot tanaman yang bersifat fotosintetik. Sel sianobakteria yang berfusi tersebut berperan menjadi oraganel klorplastida.

Bukti Endosimbiosis

Pada dewasa ini genom mitokondria mengkode 10-15 protein, sedangkan genom kloroplast mengkode 100 protein. Adapun genom bakteri umumnya mengkode 100 protein. Adapun genom bakteri umumnya mengkode ribuan protein. Adapun genom bakteri umumnya mengkode ribuan protein. Ini berarti bahwa ada ratusan atau bahkan ribuan gen yang hilang selama fusi sel menjadi organel. Namun demikian. organel di tempat sel inangnya disuplai dari protein sitoplasma yang gen-gennya berasal dari genom inti sel inang. Dengan demikian, organel di tempat sel inangnya disuplai dari protein sitoplasma yang gen-gennya berasal dari genom inti sel inang. Dengan demikian selama jutaan tahun itu talah terjadi endosimbiosi (kerjasama saling menguntungkan) antara organel ( yang berasal dari sel prokariotik purba) dengan sel inangnya.

Hasil evoluso an-organik evolusi metabolisme dan evolusi sel menghasilkan berbagai macam jasad makhluk hidup yang ada pada dewasa ini. Bagaimana sel-sel purba berevolusi menjadi aneka ragam  makhluk hidup akan diterangkan pada bagian evolusi organik.

Gambar evolusi sel

Evolusi Jasad Multiseluler

Jasad multiseluler diduga berkembang dari koloni seluler. Koloni adalah sekumpulan agregat sel-sel dari satu spesies yang sama. Koloni tersebut membentuk jalinan kerjasama dan masing-masing  ber-evolusi berspesialisasi yang berbeda-beda diantara sesama koloni  sehingga menghasilkan jaringan. Di antara sel-sel tersebut terbentuklah sel-sel yang secara spesial berperanan untuk perkembangbiakan. Sel ini dinamakan sel gamet atau sel kelamin. Jalinan sel-sel dalam jaringan berorganisasi secara kompleks membentuk jalinan organ dalam kesatuan individu. Makhluk hidup multiseluler berevolusi berkembang menjadi aneka ragam makhluk hidup dalam kurun jutaan tahun.

Perkembangan Evolusi makhluk hidup dari laut ke darat

Evolusi sel yang asalnya berkembang di perairan lautan. Organisem berkembang dari jasad yang hidup di lautan purba berevolusi menjadi organisme daratan.

Evolusi Tanaman Darat

Diantara eukariot ada yang berkembang menjadi tanaman. Tanaman darat berevolusi dari tanaman perairan. Kebanyakan algae merupkan tanaman peraiaran. Beberapa algae berkembang menjadi algae bertalus dan filamentous. Jenis alga ini menutup danau/rawa bergaram . Pada awal periode silurian tanaman ini secara periodik mengalami genangan dari kekeringan. Pada saat kering, maka tanaman rawa atau laut dangkal menjadi beradaptasi atau melangsungkan hidupnya di darat tulen. Adaptasi yang mungkin adalah dengan organ berkutikula tebal dan berjaket, untuk melindungi sel gamet dan kekeringan. Di duga jenis tanaman algae ini berevolusi menjadi tanaman bervaskuler.

Evolusi Hewan Darat

Umumnya filum hewan dideteksi (melalui fosil yang ditinggalkan pada zaman prokambrian dan zaman kambrian). Para ahli zoologi merekontruksi  evolusi hewan darat dari laut berdasarkan studi perbandingan anatomi dan emriologi hewan. Hewan dicirikan oleh multiseluler, sel-sel nya membentuk jaringan (kecuali sponge), heterotrof (memperoleh sumber energi dan materi makanan ), berkembang biak dengan seksual tetapi ada yang aseksual, mempunyai periode perkembangan embrio dalam daur hidupnya, mampu bergerak dari satu tempat ke tempat lain.

Perkembangan jasad multiseluler

Penemuan fosil-fosil yang menunjuk pada usia perkembangan evolusi organisme tersebut. Sekitar 700 juta tahun yang lalu fosil tertua alga merah ditemukan dan invertebrata. 500 juta tahun yang lalu kehidupan bumi berada di perairan (laut ) purba. 400 juta tahun yang lalu tanaman darat muncul. Sekitar 200 juta tahun yang lalu dinosaurus dan reptil muncul. Sekitar 100 juta tahun yang lalu tanaman berbungan, kehidupan hewan yang menyusui. Sekitar 0,5 juta tahun yang lalu manusia purba mulai kelihatan di bumi, Sekitar 0,1 -0,4 juta tahun yang lalu manusia modern.

Hewan berevolusi dari jasad protista yang seluler menjadi dua kelompok besar hewan, ialah parazoa dan metazoa. Parazoa tidak memiliki jaringan sejati contoh Porifera (sponge). Metazoa mempunyai jaringan sejati ada dua bentuk tubuh utama. Hewan radiata berbentuk simetri radial (ex hidra) bugna karang. Hewan Bilateria, bentuk pipih simetri bilateral. Beberapa diantaranya beradaptasi dengan baik untuk hidup di darat. Adaptasinya berupa alat pernapasan menghisap oksigen di udara. Adaptasinya berupa alat pernapasan untuk menghisap oksigen di udara, alat gerak di darat. Planaria (cacing pipih, termasuk platihelminthes), Nematoda (cacing gilik), Moluska (binatang lunak) adalah beberapa diantara invertebrata yang beradaptasi dengan darat tersebut. Beberapa Platihelminthes, Nematoda, dan Moluska lain tetap memilih beradaptasi sebagai hewan perairan. Beberapa Platihelminthes dan Nematoda ada yang memilih menjadi hewan parasit.