Apakah Protein, DNA atau RNA Yang Didahulukan?

Bukti substansial menunjukkan bahwa semua kehidupan di Bumi saat ini berkembang dari nenek moyang yang sama. Proses pembentukan nenek moyang yang sama dari benda mati disebut abiogenesis. Bagaimana proses ini terjadi belum sepenuhnya dipahami dan masih menjadi subjek penelitian. Di antara para ilmuwan yang tertarik pada asal usul kehidupan, apakah protein, RNA, atau molekul lain yang muncul lebih dulu adalah topik yang hangat diperdebatkan.

Dalam eksperimen Urey-Miller yang terkenal, para ilmuwan mencampurkan metana, air, amonia, dan hidrogen dalam upaya untuk mensimulasikan atmosfer awal Bumi. Selanjutnya mereka menembakkan percikan listrik melalui campuran ini untuk mensimulasikan petir. Proses ini menghasilkan asam amino dan senyawa organik lainnya, menunjukkan bahwa kondisi seperti di Bumi awal dapat menciptakan asam amino, bahan penyusun protein.

Tetapi beralih dari campuran asam amino dalam larutan ke protein yang berfungsi utuh menghadirkan banyak masalah. Misalnya, seiring waktu, protein dalam air cenderung pecah daripada berkumpul menjadi rantai molekul yang lebih panjang. Juga, menanyakan apakah protein atau DNA muncul pertama kali menghadirkan masalah ayam atau telur yang sudah dikenal. Protein dapat mengkatalisis reaksi kimia, dan DNA dapat menyimpan informasi genetik. Namun, tak satu pun dari molekul ini saja yang cukup untuk kehidupan; DNA dan protein harus ada.

Salah satu solusi yang mungkin adalah apa yang disebut pendekatan Dunia RNA, di mana RNA datang sebelum protein atau DNA. Solusi ini menarik karena RNA menggabungkan beberapa fitur protein dan DNA. RNA dapat mengkatalisis reaksi kimia seperti protein, dan dapat menyimpan informasi genetik seperti DNA. Dan, mesin seluler yang menggunakan RNA untuk mensintesis protein sebagian terbuat dari RNA dan bergantung pada RNA untuk melakukan tugasnya. Ini menunjukkan bahwa RNA mungkin memainkan peran penting dalam sejarah awal kehidupan.

Satu masalah dengan hipotesis Dunia RNA, bagaimanapun, adalah sifat RNA itu sendiri. RNA adalah polimer atau rantai nukleotida. Tidak sepenuhnya jelas bagaimana nukleotida ini terbentuk atau bagaimana mereka akan bersatu untuk membentuk polimer di bawah kondisi Bumi awal.

Pada tahun 2009, ilmuwan Inggris John Sutherland mengusulkan solusi yang bisa diterapkan dengan mengumumkan bahwa labnya telah menemukan sebuah proses yang dapat membangun nukleotida dari blok bangunan yang mungkin ada di awal Bumi. Ada kemungkinan bahwa proses ini dapat memunculkan nukleotida, yang kemudian dihubungkan oleh reaksi yang terjadi di sepanjang permukaan lapisan mikroskopis tanah liat.

Meskipun skenario RNA-First sangat populer di kalangan ilmuwan asal usul kehidupan, ada penjelasan lain, yang menyatakan bahwa metabolisme terjadi sebelum RNA, DNA, atau protein. Skenario pertama metabolisme ini menunjukkan bahwa kehidupan muncul di dekat lingkungan bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi seperti laut dalam, ventilasi air panas. Kondisi ini mendorong reaksi yang dikatalisis oleh mineral dan menghasilkan campuran senyawa organik yang kaya. Senyawa ini pada gilirannya menjadi blok bangunan untuk polimer seperti protein dan RNA. Namun, pada saat publikasi, tidak ada cukup bukti untuk menjelaskan secara meyakinkan apakah pendekatan Metabolisme-pertama atau RNA World benar.