Awal Kehidupan Dimulai di Bumi Bermula dari RNA?

RIBONUCLEIC Acid (RNA), salah satu molekul terpenting dalam kehidupan yang berperan dalam sintesis protein, mungkin umum ditemukan di alam semesta. Sebuah eksperimen terbaru menunjukkan bagaimana RNA dapat terbentuk secara relatif mudah di Bumi sekitar 4,3 miliar tahun lalu.

RNA, atau asam ribonukleat, merupakan “sepupu” DNA yang lebih sederhana. DNA menyimpan informasi genetik utama bagi sel, sementara RNA hadir dalam tiga bentuk utama. Pertama, RNA messenger (mRNA), yang disintesis dari DNA dan membawa instruksi genetik untuk pembentukan protein. Kedua, RNA ribosom (rRNA), yang membentuk ribosom, struktur penting tempat protein diproduksi. Ketiga, RNA transfer (tRNA), yang berperan langsung dalam proses penerjemahan informasi mRNA menjadi protein.

Karena strukturnya lebih sederhana dibandingkan DNA, RNA diyakini muncul lebih dulu. Kemampuannya untuk menyimpan informasi genetik sekaligus memicu pembentukan molekul lain menjadikan RNA kandidat utama dalam teori asal-usul kehidupan yang dikenal sebagai hipotesis “dunia RNA”.

Dalam skenario ini, bentuk kehidupan bersel tunggal paling awal menggunakan RNA, bukan DNA, untuk mereplikasi diri dan menyalin informasi genetik.

Namun, pertanyaan besar masih tersisa: bagaimana RNA bisa terbentuk secara alami? Apa yang mendorong bahan-bahan penyusunnya untuk berkumpul dan menjalani rangkaian reaksi kimia yang tepat? Sekilas, peluang terbentuknya RNA secara kebetulan tampak sangat kecil. Karena itu, para ahli kimia berupaya mencari jalur reaksi yang masuk akal, salah satunya dikenal sebagai Model Sintesis Diskontinu enam langkah (Discontinuous Synthesis Model/DSM).

Salah satu kendala yang selama ini dianggap menghambat jalur ini adalah borat, sekelompok senyawa yang umum ditemukan di air laut. Borat merupakan oksianion, yakni ion bermuatan negatif yang tersusun dari atom boron dan oksigen. Sebelumnya, borat diduga mengganggu beberapa tahapan reaksi kimia menuju pembentukan RNA.

Namun, pandangan tersebut kini dipatahkan. Tim ahli biokimia yang dipimpin Yuta Hirakawa dari Universitas Tohoku, Jepang, bersama Yayasan Evolusi Molekuler Terapan di Florida, menunjukkan bahwa borat justru membantu pembentukan RNA.

Dalam eksperimen mereka, tim Hirakawa mencampurkan bahan-bahan penyusun RNA—gula ribosa lima karbon, fosfat, serta empat nukleobasa RNA (adenin, guanin, sitosin, dan urasil)—ke dalam larutan yang juga mengandung borat dan basal. Campuran tersebut kemudian dipanaskan dan dibiarkan mengering, meniru kondisi yang diperkirakan lazim terjadi di sekitar akuifer bawah tanah pada Bumi purba.

Hasilnya, RNA terbukti terbentuk dalam campuran tersebut. Lebih jauh, borat tidak menghambat reaksi, melainkan mendukung beberapa tahapan penting dalam model DSM. Borat membantu menstabilkan ribose, molekul yang dikenal rapuh dan mudah terurai serta memfasilitasi pembentukan fosfat.

Temuan ini diperkuat oleh hasil misi OSIRIS-REx milik NASA, yang membawa sampel material dari asteroid Bennu ke Bumi. Dalam pengumuman terbaru, para peneliti melaporkan penemuan ribosa dalam sampel tersebut. Dengan demikian, seluruh bahan penyusun RNA kini telah teridentifikasi dalam sekitar 120 gram tanah dan batu yang dikirim dari Bennu.

Tim Hirakawa berhipotesis bahwa tumbukan protoplanet berdiameter sekitar 500 kilometer—berukuran sebanding dengan asteroid Vesta dan kaya bahan penyusun RNA dapat mengirimkan material tersebut ke Bumi dalam jumlah besar.

Mereka memperkirakan peristiwa ini terjadi sekitar 4,3 miliar tahun lalu, sekitar 200 juta tahun setelah Bumi terbentuk dan 200 juta tahun sebelum bukti kehidupan tertua yang diketahui, berupa isotop karbon dalam mineral zirkon berusia 4,1 miliar tahun.

Sebelumnya, RNA hanya berhasil diproduksi di laboratorium melalui intervensi manusia yang disengaja untuk memicu reaksi kimia tertentu.

Tim Hirakawa berpendapat bahwa penelitian mereka merupakan yang pertama menunjukkan pembentukan RNA tanpa campur tangan langsung manusia, meskipun sebagian kritikus berpendapat bahwa penyusunan bahan-bahan awal dalam tabung reaksi tetap merupakan bentuk ­intervensi.

Benturan asteroid besar juga terjadi pada masa awal sejarah Mars. Hal ini membuka kemungkinan bahwa bahan penyusun RNA turut terkirim ke Planet Merah.

Menariknya, borat juga ­telah terdeteksi di Mars, yang berarti seluruh komponen dasar untuk membentuk RNA kemungkinan tersedia di sana.

Meski RNA bukanlah kehidupan itu sendiri, molekul ini sangat penting bagi hampir semua bentuk kehidupan yang diketahui. Jika RNA dapat terbentuk dengan cepat dalam skala waktu geologis, maka hal ini dapat mempercepat kemunculan organisme sederhana pertama di Bumi. hay