Asal-usul kehidupan :
1. Biogenesis versus Abiogenesis
Sampai sekarang belum ada seorangpun yang berhasil memecahkan masalah
bagaimana asal kehidupan di bumi ini. Banyak teori atau faham yang
diajukan, tapi sampai sekarang belum memberikan jawaban yang memuaskan.
Usaha manusia untuk mengetahui bagaimana dan darimana asal kehidupan
sudah dimulai sejak jaman Yunani kuno, tetapi kebanyakan hanya berupa
mitos.
Beberapa teori yang pernah diajukan untuk menjawab permasalahan tersebut diantaranya adalah:
- Teori Kreasi Khas (Special Creation) : menyatakan bahwa kehidupan diciptakan oleh suatu zat supranatural
- Teori Mantap : menyatakan bahwa kehidupan tidak berasal-usul (keadaan mantap)
- Teori Kosmozoan : menyatakan bahwa kehidupan berasal dari spora kehidupan yang datangnya dari luar angkasa
- Teori Generatio Spontanea : menyatakan bahwa makhluk hidup tercipta secara mendadak (spontan).
- Teori Abiogenesis
: menyatakan bahwa makhluk hidup berasal dari benda tak hidup. (Teori
ini sering rancu dengan Generatio Spontanea, sehingga sering dikatakan
bahwa menurut teori Abiogenesis makhluk hidup berasal dari benda tak
hidup yang terjadi secara spontan. Sebenarnya ini dua teori yang
berbeda)
- Teori Biogenesis : menyatakan bahwa makhluk hidup berasal dari makhluk hidup sebelumnya
- Teori Naturalistik/Evolusi Organik/Neoabiogenesis/Oportunistik : menyatakan bahwa kehidupan tercipta melalui proses evolusi kimia dan evolusi biologi berdasarkan pada konsep biologi modern.
Asal-usul kehidupan
Teori Abiogenesis
Teori yang dikemukakan Aristoteles ini menyatakan bahwa makhluk hidup
tercipta dari benda tak hidup yang berlangsung secara spontan (
generatio spontanea). Misalnya cacing dari tanah, ikan dari lumpur, dan sebagainya. Teori ini dianut oleh banyak orang selama beberapa abad.
Aristoteles (384-322 SM), adalah seorang filsuf dan tokoh ilmu
pengetahuan Yunani Kuno. Sebenarnya dia mengetahui bahwa telur-telur
ikan yang menetas akan menjadi ikan yang sifatnya sama seperti induknya.
Telur-telur tersebut merupakan hasil perkawinan dari induk-induk ikan.
Walau demikian, Aristoteles berkeyakinan bahwa ada ikan yang berasal
dari Lumpur.
Menurut penganut paham abiogenesis, makhluk hidup tersebut terjadi
begitu saja secara spontan. Itu sebabnya, teori abiogenesis ini disebut
juga
generation spontanea. Bila pengertian abiogenesis
dan generation spontanea digabung, maka konsepnya menjadi: makhluk hidup
yang pertama kali di bumi berasal dari benda mati / tak hidup yang
terjadinya secara spontan (sebenarnya ini adalah dua teori yang berbeda,
tetapi orang sudah kadung salah kaprah).
Paham abiogenesis bertahan cukup lama, yaitu semenjak zaman Yunani
Kuno (ratusan tahun sebelum Masehi) hingga pertengahan abad ke-17,
dimana
Antonie Van Leeuwenhoek menemukan mikroskop
sederhana yang dapat digunakan untuk mengamati makhluk-makhluk aneh yang
amat kecil yang terdapat pada setetes air rendaman jerami. Oleh para
pendukung paham abiogenesis, hasil pengamatan Antonie Van Leeuwenhoek
ini seolah-olah memperkuat pendapat mereka tentang abiogenesis. Hasil
pengamatan Anthoni ditulisnya dalam sebuah catatan ilmiah yang diberi
judul “
Living in a drop of water“. Tokoh lain pendukung teori ini adalah
John Needham.
Teori Biogenesis
Teori ini bertentangan dengan teori abiogenesis, karena menganggap
bahwa makhluk hidup berasal dari makhluk hidup yang sudah ada
sebelumnya. Tiga tokoh terkenal pendukung teori ini adalah Francesco
Redi, Lazzaro Spallanzani, dan Louis Pasteur.
1. Francesco Redi
Redi merupakan orang pertama yang melakukan eksperimen untuk
membantah teori abiogenesis. Dia melakukan percobaan dengan menggunakan
bahan daging segar yang ditempatkan dalam labu dan diberi perlakuan
tertentu.
- Labu I : diisi daging segar dan dibiarkan terbuka
- Labu II : diisi daging segar dan ditutup dengan kain kasa
- Labu III : diisi daging segar dan ditutup rapat
Ketiga labu diletakkan di tempat yang sama selama beberapa hari. Hasilnya adalah sebagai berikut:
- Labu I : dagingnya busuk, banyak terdapat belatung
- Labu II : dagingnya busuk, terdapat sedikit belatung
- Labu III : dagingnya tidak busuk, tidak terdapat belatung
Menurut Redi belatung yang terdapat pada daging berasal dari telur
lalat. Labu ke III tidak terdapat belatung karena tertutup rapat
sehingga lalat tidak bisa masuk. Sayangnya, meskipun tertutup rapat
ternyata pada labu tersebut bisa muncul belatung. Ini disebabkan karena
Redi tidak melakukan sterilisasi daging pada disain percobaannya.
2. Lazzaro Spallanzani
Spallanzani juga melakukan percobaan untuk membantah teori
abiogenesis, tetapi menggunakan bahan kaldu. Disainnya sebagai berikut:
- Labu I : diisi kaldu lalu dipanaskan dan dibiarkan terbuka
- Labu II : diisi kaldu, lalu ditutup dengan gabus yang disegel dengan lilin, kemudian dipanaskan
Setelah dingin kedua labu diletakkan di tempat yang sama. Beberapa hari kemudian hasilnya sebagai berikut.
- Labu I : berubah busuk dan keruh, banyak mengandung mikroba (bakteri)
- Labu II : tetap jernih, tidak mengandung mikroba
Menurut Spallanzani mikroba yang tumbuh dan menyebabkan busuknya
kaldu berasal dari mikroba yang beraada di udara. Pendukung paham
abiogenesis keberatan dengan disain Spallanzani karena menurut anggapan
mereka, labu yang tertutup menyebabkan gaya hidup (
elan vital) dari udara tidak dapat masuk, sehingga tidak memungkinkan munculnya makhluk hidup (mikroba).
3. Louise Pasteur
Pasteur menyempurnakan percobaan Redi dan Spallanzani. Ia menggunakan
kaldu dalam labu yang disumbat dengan gabus. Selanjutnya gabus
tersebut ditembus dengan pipa berbentuk leher angsa (huruf S), kemudian
dipanaskan. Setelah dingin dibiarkan beberapa hari kemudian diamati.
Ternyata air kaldu tetap jernih dan tidak ditemukan mikroba.
Disain pipa yang berbentuk leher angsa tersebut memungkinkan masuknya
gaya hidup dari udara, tetapi ternyata tidak didapati makhluk hidup
dalam kaldu. Menurut Pasteur, mikroorganisme yang tumbuh dalam kaldu
berasal dari udara. Mereka tidak bisa masuk karena terhambat oleh bentuk
pipa. Hal ini bisa dibuktikan bila labu dimiringkan sedemikian rupa
sehingga kaldu mengalir melalui pipa dan menyentuh ujung pipa, ternyata
beberapa hari kemudian menyebabkan busuknya kaldu.
Dengan demikian Pasteur telah membuktikan bahwa teori biogenesislah yang benar. Muncullah ungkapan :
“ omne vivum ex ovo, omne ovum ex vivo, omne vivum ex vivo”
yang artinya: makhluk hidup berasal dari telur, telur berasal dari makhluk hidup, makhluk hidup berasal dari makhluk hidup.
2. Evolusi Organik
Teori Evolusi Organik
Louise Pasteur berhasil menumbangkan teori
abiogenesis dan mengukuhkan teori biogenesis. Tetapi ia belum berhasil menjelaskan kapan dan darimana
sel yang
pertamakali terbentuk. Para ahli seperti
Alexander Ivanovich Oparin dari Rusia,
Harold Urey dan
Stanley Miller dari Amerika yang pertamakali mengajukan hipotesa tentang terbentuknya sel hidup yang pertama berdasarkan konsep
biologi modern, terutama biokimia.
Kondisi awal mula kehidupan : Big Bang !
Mengenai teori terbentuknya bumi dan planet-planet lain ada dua teori
yang terkenal yaitu teori kabut asal (nebula) dan teori dentuman besar
(big bang).Teori nebula menyatakan bahwa bermilyar tahun yang lalu
bintang-bintang di angkasa yang tidak stabil meledak. Debu dan gas hasil
ledakan ini lalu membentuk kabut yang disebut kabut asal (nebula).
Kabut asal kemudian memadat lalu meledak, menghasilkan bintang dan
planet baru termasuk bumi.
Bumi pada mulanya diperkirakan berupa gumpalan gas dan debu yang
tersusun dari berbagai unsur seperti oksigen, nitrogen, karbon, silikon,
besi, nikel, dan aluminium. Unsur-unsur tersebut kemudian mencair.
Unsur yang lebih berat mengendap dan yang ringan akan membentuk
atmosfir. Kondisi saat itu diperkirakan amat panas dengan suhu 4000
0 C – 8000
0
C. Ketika mulai mendingin, karbon dan beberapa logam mengembun dan
membentuk inti bumi, sedangkan permukaannya mungkin gersang, tandus, dan
tidak datar. Oleh kegiatan vulkanik permukaan bumi yang masih lunak itu
bergerak dan berkerut terus menerus, dan ketika mendingin kulit bumi
tampak berlipat dan pecah.
Keadaan atmosfer juga berbeda dengan keadaan atmosfer sekarang. Gas
ringan seperti hidrogen, helium, nitrogen, oksigen, dan argon lepas
meninggalkan bumi karena medan gravitasi bumi yang sebagian mengembun
itu tidak dapat menahan gas tersebut. Namun senyawa sederhana yang
mengandung unsur tersebut di atas ditahan, seperti air dalam bentuk uap,
amonia, hidrogen, dan metana. Ketika suhu turun di bawah 100
0
C berlangsunglah proses pendinginan, air di atmosfer mengembun dan
hujan turun, akhirnya terbentuklah sungai yang mengandung mineral yang
larut dari lapisan bumi menuju ke laut.
Evolusi Kimia
Dalam kondisi awal bumi seperti di atas
Alexander Ivanovich Oparin mengajukan hipotesis, bahwa pada atmosfer purba bumi waktu itu terdapat senyawa air (H
2O), hidrogen (H
2), amonia (NH
3), dan metana (CH
4).
Dengan bantuan energi yang ada pada saat itu misalnya energi panas
bumi, sinar matahari, sinar ultra violet, sinar kosmis, maupun loncatan
petir, menyebabkan bahan-bahan tersebut terurai dan terbentuklah
molekul-molekul organik.
Molekul organik yang terbentuk terkumpul pada permukaan perairan baik
laut, danau, sungai, maupun kolam. Kumpulan bahan organik yang terdapat
di perairan tersebut dinamakan
sup purba atau
sup primordial. Di sinilah diperkirakan tempat kehidupan pertamakali muncul.
Meskipun telah mengajukan hipotesis, tetapi Oparin tetap berpendapat
sangat sulit mempertimbangkan mekanisme transformasi molekul organik
sebagai benda tak hidup ke benda hidup. Percobaan yang dilakukan
A.L. Herrera
untuk membuktikan hipotesis Oparin, menghasilkan asam amino dan suatu
pigmen. Tetapi seperti halnya Oparin, dia gagal mengkorelasikan
pendapatnya dengan masalah asal mula terjadinya kehidupan.
Mirip dengan hipotesis yang diajukan Oparin, seorang ahli kimia Amerika,
Harold Clayton Urey,
menyatakan bahwa pada suat saat atmosfer bumi kaya akan molekul metana,
hidrogen, uap air, dan amonia. Karena pengaruh radiasi sinar kosmis dan
aliran listrik halilintar terjadilah reaksi yang menghasilkan zat
hidup. Menurut Urey zat hidup pertama tersebut selama berjuta-juta tahun
mengalami perkembangan menjadi berbagai jenis makhluk hidup seperti
sekarang ini.
Stanley Miller, mahasiswa Urey di Chicago
University, merancang alat yang digunakan untuk membuktikan hipotesis
Urey. Ke dalam alat yang diciptakannya Miller memasukkan gas hidrogen,
metana, amonia, dan air, kemudian dipanaskan selama seminggu sehingga
gas-gas tersebut dapat bercampur di dalamnya. Sebagai pengganti energi
listrik halilintar, ia mengaliri perangkat tersebut dengan loncatan
listrik tegangan tinggi. Berberapa waktu kemudian dilakukan pemeriksaan
terhadap air yang tertampung, ternyata terdapat senyawa organik
sederhana seperti asam amino, adenin, dan gula sederhana seperti ribosa.
Eksperimen Miller tersebut banyak dikaji ulang oleh para ahli lain
dan ternyata memberikan hasil yang lebih mantap. Bila ke dalam perangkat
tersebut dimasukkan senyawa fosfat, ternyata dapat dibentuk ATP.
Lembaga penelitian lain menyatakan dalam percobaannya dapat dihasilkan
nukleotida yang merupakan penyusun utama DNA dan RNA yang berfungsi
mengendalikan aktivitas sel dan penurunan sifat.
Evolusi Biologi
Miller telah membuktikan bahwa interaksi antar metana, amonia, air,
dan hidrogen, ternyata membentuk asam amino yang merupakan substansi
dasar sel hidup. Dengan demikian teori
evolusi kimia telah berhasil
dibuktikan secara eksperimental.
Akan tetapi sampai sekarang belum diketahui bagaimana proses munculnya
sel hidup yang pertama. Namun demikian para ahli sepakat menyusun
skenario sebagai berikut:
Bahan organik yang terdapat di perairan (sup purba) akan saling berinteraksi membentuk
makromolekul. Ini dibuktikan oleh
Sydney W. Fox
dengan mencampur berbagai asam amino dan juga berbagai monomer atau
subunit seperti glukosa dan kemudian memanaskannya. Ternyata
makromolekul-makromolekul memang dapat terbentuk. Makromolekul yang
telah terbentuk cenderung membentuk
agregat atau
koaservat.
Koaservat berbentuk bulatan atau tetesan kecil di dalam air dan
dibatasi dari medium luarnya oleh lapisan membran tipis. Fox dalam
percobaannya juga menunjukkan bahwa molekul protein yang terbentuk
dengan pemanasan juga membentuk koaservat. Koaservat-koaservat memiliki
membran yang memisahkannya dari medium di sekelilingnya. Bahkan Fox juga
menunjukkan bila koaservat tersebut dimasukkan de dalam larutan yang
hipertonik, mereka akan menyusut. Ini menunjukkan bahwa koaservat
mempunyai sifat
dapat melakukan osmosis seperti halnya sel hidup.
|
Tahapan dalam evolusi kehidupan
menurut hipotesis Oparin: 1. Bumi primitif. Atmosfir mengandung
hidrogen, air, metana dan amonia. 2. Sintesis dari campuran organik
sederhana: alkohol, gliserin, asam organik, purin, dan pirimidin. 3.
Sintesis dari makromeolekul: karbohidrat, lemak, protein, enzim,
nukleotida, dan asam nukleat. 4 Gabungan dari berbagai makromolekul
membentuk partikel-partikel besar dan kompleks. 5. Membran membungkus
organisme-organisme heterotrof primitif yang melakukan fermentasi. 6.
Permulaan duplikasi dan reproduksi molekular. 7. Fotosintesis dan
respirasi.
|
Koaservat satu dengan yang lain lalu berinteraksi membentuk koaservat
yang lebih besar. Ini memungkinkan terbentuknya berbagai campuran
molekul-molekul berbeda di dalam satu koaservat. Terbentuknya
membran primitif
akan disusul oleh terbentuknya membran yang sesungguhnya. Membran
tersebut akan melindungi makromolekul-makromolekul yang ada di dalamnya.
Disamping itu juga mendekatkan antar molekul tersebut agar dapat lebih
mudah berasosiasi atau meningkatkan kesempatan mereka melakukan
reaksi-reaksi kimia.
Koaservat dengan membran akan berkembang menjadi lebih kompleks bila di dalam reaksi kimia selanjutnya dapat membentuk
asam nukleat
yang dapat memegang peranan penting dalam pengendalian aktivitas
koaservat, termasuk kegiatan pembentukan keturunan yang harus memiliki
struktur dan komposisi molekul-molekul yang sama dengan koaservat
induknya.
Fase inilah yang dianggap sebagai tahap sel hidup pertama (sel primitif).
Transformasi bahan organik hasil
evolusi
kimia menjadi sel hidup yang pertama, berlangsung melalui evolusi
biologi, dan berlangsung sampai sekarang hingga tercipta seluruh makhluk
hidup yang ada saat ini.