Miliaran tahun yang lalu, molekul-molekul di Bumi yang tak bernyawa dan bergejolak bercampur, membentuk bentuk kehidupan pertama. Beberapa tahun kemudian, bentuk kehidupan yang lebih besar dan lebih pintar sedang meringkuk di atas eksperimen laboratorium yang mencoba memahami permulaannya sendiri.
Sementara beberapa mengatakan kehidupan muncul dari rantai molekul sederhana, yang lain mengatakan reaksi kimia awal membentuk RNA yang dapat bereplikasi sendiri. Kerabat DNA, RNA bertindak sebagai decoder atau pembawa informasi genetik.
Sebuah studi baru memberikan bukti untuk ide RNA, yang dikenal sebagai "hipotesis dunia RNA." Tetapi setidaknya satu bahan dalam RNA awal mungkin berbeda dari apa yang ditemukan dalam bentuk modern, sekelompok ilmuwan melaporkan pada 3 Desember dalam jurnal Proceedings of National Academy of Sciences.
RNA modern, di samping tulang punggung gula dan fosfatnya, terbuat dari empat blok bangunan utama: nukleobase yang disebut adenin (A), sitosin (C), guanin (G), dan urasil (U).
Tetapi ternyata RNA awal mungkin memiliki satu nukleobase yang bukan bagian dari bentuk modern.
Dalam tabung plastik kecil, para peneliti menaruh air, sedikit garam, penyangga untuk menjaga pH dasar dan ion magnesium untuk mempercepat reaksi. Kondisi ini mirip dengan yang ditemukan di danau atau kolam air tawar, danau kawah, atau jenis danau atau kolam yang ditemukan di daerah vulkanik seperti Taman Nasional Yellowstone - semua tempat yang kehidupannya bisa dimulai.
Para peneliti kemudian menambahkan sepotong kecil RNA yang disebut primer yang melekat pada sepotong yang lebih panjang dari RNA yang disebut templat. RNA baru dibuat ketika sebuah primer menyalin template RNA, melalui pemasangan pasangan. Nukleobase secara unik cocok satu sama lain; C hanya mengikat dengan G, dan A mengikat hanya dengan U.
Para peneliti menambahkan nukleobase (A, C, G dan U) sehingga mereka dapat mengikat ke template dan dengan demikian memperpanjang bagian yang lebih pendek, primer. Hasil menunjukkan bahwa, dengan bahan dari RNA modern, reaksi tidak bekerja cukup cepat untuk RNA untuk membentuk dan mereplikasi tanpa kesalahan.
Tapi kemudian, para peneliti menambahkan bahan kimia lain, yang disebut inosine, ke dalam campuran, bukan molekul berbasis guanin. Setelah itu, para peneliti terkejut menemukan bahwa RNA dapat membentuk dan mereplikasi sedikit lebih akurat daripada dalam campuran dengan guanin.
Campuran ini tidak menyebabkan apa yang disebut "bencana kesalahan," yang berarti bahwa mutasi atau kesalahan acak dalam replikasi tetap di bawah ambang batas, memastikan semuanya dapat dihilangkan sebelum diakumulasi.
"Fakta yang mengatasi masalah kesalahan bencana adalah ujian penting yang penting," kata David Deamer, ahli biologi di University of California, Santa Cruz, yang tidak menjadi bagian dari penelitian ini. Berdalih satu-satunya adalah klaim bahwa inosine lebih masuk akal dalam pembuatan RNA primitif daripada basis alternatif lain, kata Deamer. Dia belum berpikir pangkalan lain harus dikeluarkan, karena "ini adalah klaim yang cukup luas ... berdasarkan reaksi kimia yang sangat spesifik," kata Deamer kepada Live Science.
Tetapi karena inosine dapat dengan mudah diturunkan dari pasangan basa lain, adenine, itu membuat proses kehidupan yang asli "lebih mudah" daripada jika Anda harus membuat guanine dari awal, kata John Sutherland, seorang peneliti ke asal-usul kimia biologi molekuler di MRC Laboratorium Biologi Molekuler di Inggris, yang juga bukan bagian dari penelitian ini.
Temuan itu mematahkan "kebijaksanaan konvensional bahwa inosine tidak mungkin bermanfaat," kata Sutherland kepada Live Science. Inosine telah mendapatkan reputasi ini karena bekerja dengan pekerjaan yang sangat spesifik dalam bentuk RNA yang disebut transfer RNA, yang menerjemahkan informasi genetik.
Inosine dianggap "goyah," atau mengikat berbagai pasangan basa daripada satu. Itu akan membuatnya menjadi molekul yang buruk untuk memberikan instruksi unik untuk membentuk RNA baru, karena tidak akan ada arah yang jelas untuk apa yang bisa diikat dengan inosine. Jadi, "banyak dari kita yang salah mengira itu adalah sifat bawaan dari inosin," kata Sutherland. Tetapi penelitian ini menunjukkan bahwa inosine, dalam konteks dunia awal di mana RNA pertama kali muncul, tidak goyah, tetapi berpasangan dengan sitosin, katanya.
"Itu semua masuk akal sekarang, tetapi berdasarkan hasil yang lebih tua, kami tidak berharap inosine bekerja sebaik itu," kata penulis senior studi Jack Szostak, seorang profesor kimia dan biologi kimia di Universitas Harvard, yang juga peraih Nobel.
Szostak dan timnya sekarang mencoba mencari tahu bagaimana lagi RNA primitif itu mungkin berbeda dari RNA modern - dan bagaimana akhirnya berubah menjadi RNA modern. Juga, banyak dari laboratorium mereka berfokus pada bagaimana molekul RNA direplikasi sebelum enzim berevolusi. (Enzim adalah protein yang mempercepat reaksi kimia.)
"Ini adalah tantangan besar," kata Szostak kepada Live Science. "Kami telah membuat banyak kemajuan, tetapi masih ada teka-teki yang belum terpecahkan."
Sutherland juga mencatat bahwa bidang ini umumnya bergerak dari "hipotesis dunia RNA" murni menjadi bidang yang melihat lebih banyak komponen tercampur ke dalam kuali yang menciptakan kehidupan. Itu termasuk lipid, peptida, protein dan sumber energi. Dia menambahkan bahwa dalam pikiran para peneliti, "Ini adalah dunia RNA yang kurang murni daripada sebelumnya."
