Asal Usul Kehidupan Mungkin tidak Secara Kebetulan seperti yang Pernah Dipikirkan oleh Para Ilmuwan

Asal Usul Kehidupan Mungkin tidak Secara Kebetulan seperti yang Pernah Dipikirkan oleh Para Ilmuwan

Para peneliti menemukan bahwa selaput mungkin membantu balok penyusun kehidupan bersatu. Para ahli percaya bahwa balok pembangun kehidupan pertama kali bertemu satu sama lain sekitar 3,5 miliar tahun yang lalu. Tabrakan kebetulan ini entah bagaimana membantu membentuk sel rudimenter pertama dan kehidupan pertama di Bumi.

Setidaknya, itulah teori yang dominan. Sekarang, tim ilmuwan dari University of Washington menantang gagasan ini dalam makalah yang diterbitkan dalam jurnal Proceedings of National Academy of Sciences. Mereka mengusulkan bahwa membran mungkin merupakan komponen kunci yang membantu mengumpulkan potongan-potongan yang diperlukan untuk membuat sel pertama.

“Jika Anda ingin menjelaskan kehidupan, Anda harus menjelaskan asal usul sel,” kata Roy Black, rekan penulis makalah dan ahli biokimia di University of Washington di Seattle. “Apa yang [penelitian] ini lakukan adalah membantu kita menjelaskan bagaimana sel muncul, bukan hanya komponen yang terpisah.”

Dibutuhkan tiga bagian utama untuk membangun sel primitif: RNA untuk menyimpan informasi, protein untuk melakukan tugas hidup sehari-hari, dan membran sel untuk menjaga semuanya di tempat yang sama.

Tapi ada masalah. Menciptakan RNA menghasilkan molekul magnesium yang bermuatan, yang dapat menyebabkan membran hancur. Para ilmuwan belum mampu menciptakan kembali lingkungan yang bisa muncul dari bahan yang ada di Bumi purba dan memungkinkan RNA dan membran hidup berdampingan. Sudah menjadi masalah besar bagi para ilmuwan yang mencoba memahami bagaimana kehidupan dimulai di planet kita.

Mencoba Memecahkan Teka-teki

Para peneliti memulai dengan membangun sebuah lingkungan di laboratorium yang meniru apa yang diyakini para ilmuwan tentang Bumi seperti miliaran tahun yang lalu. Mereka mencoba memecahkan teka-teki idn poker ini dengan menggunakan hanya potongan-potongan yang tersedia di Bumi pada waktu itu: air, potongan protein primitif, potongan RNA dan asam lemak, yang bisa dibawa ke Bumi oleh meteorit.

Tim menambahkan berbagai molekul ke sup primordial mereka yang disederhanakan dan mencari kombinasi yang memungkinkan membran terbentuk. Di dalam air, asam lemak akan merakit diri menjadi membran, membentuk struktur seperti balon air penuh di bawah air.

Tetapi struktur ini tidak stabil. Mereka mudah runtuh jika air di sekitar mereka mengandung garam, seperti di lautan yang menutupi Bumi awal, atau molekul bermuatan, termasuk magnesium yang diperlukan untuk membuat RNA baru.

“Apa yang kami temukan adalah bahwa blok pembangun protein menyelamatkan hari,” kata Sarah Keller, rekan penulis dan ahli fisika biologi di University of Washington.

Tim memperhatikan bahwa beberapa potongan protein, yang disebut asam amino, menempel pada membran. Mereka sebelumnya melaporkan fenomena serupa menggunakan blok bangunan RNA. Caitlin Cornell, penulis pertama di atas kertas dan seorang mahasiswa pascasarjana di University of Washington, memperhatikan bahwa selaput tampak lebih tebal dan lebih terang di bawah mikroskop ketika dia menambahkan asam amino tertentu. Terkadang mereka membentuk selaput konsentris, seperti lapisan bawang.

Mendapatkan Hasil Penelitian

Ini menunjukkan bahwa asam amino dapat membantu menstabilkan membran. Para peneliti terkejut dan bersemangat menemukan bahwa membran tetap utuh bahkan ketika mereka menambahkan garam atau magnesium.

Bagi Antonio Lazcano Araujo, ahli biokimia di Universitas Otonomi Nasional Meksiko yang tidak terlibat dalam penelitian ini, bahwa para peneliti dapat menambahkan magnesium tanpa selaput yang berantakan sangat mengasyikkan. Dia mengatakan itu mengisyaratkan cara bahwa semua komponen untuk kehidupan awal bisa hidup berdampingan dalam lingkungan mikro yang sama. “Ini model yang jauh lebih realistis dari apa yang terjadi di Bumi primitif,” kata Lazcano Araujo.

Beberapa ilmuwan berpikir bahwa tiga komponen RNA, protein dan asam lemak terbentuk secara independen sebelum bersatu untuk membentuk sel pertama, mungkin dekat lubang hidrotermal di lautan atau di genangan air di darat. Tetapi memasukkan potongan-potongan yang tepat ke tempat yang tepat pada waktu yang tepat untuk membentuk kehidupan awal tampaknya sangat mustahil.

Tim berspekulasi bahwa membran mungkin telah memfasilitasi proses yang tidak terduga ini. Asam amino dan potongan RNA secara alami menempel pada membran sel yang terbuat dari asam lemak, yang akan memusatkan semua bagian di tempat yang sama. “Kalau begitu kau siap untuk chemistry mulai terjadi, untuk menempatkan blok bangunan bersama,” kata Black.

Temuan ini adalah langkah menuju mengetahui bagaimana kehidupan dimulai, tetapi masih banyak yang kita tidak tahu tentang bagaimana kita dan semua kehidupan muncul di planet ini.

“Pertanyaan yang memungkinkan kita untuk memikirkan tempat kita di alam semesta apakah dari skala astronomi planet di alam semesta hingga skala kecil diri kita di planet ini – adalah pertanyaan besar dan menarik,” kata Keller.

Pemukiman Zaman Batu Akhir Mengungkap Tekanan Kehidupan Urban Awal

Kekerasan dan penyakit tetapi juga seni dan budaya menyertai pergerakan manusia ke daerah-daerah yang semakin padat penduduk. Kepadatan, kekerasan dan krisis lingkungan ini bukan hanya masalah perkotaan modern, tetapi yang telah mengganggu umat manusia sejak munculnya pertanian, seperti yang diungkapkan oleh penelitian di salah satu permukiman pertanian besar pertama.

Pertanian dimulai sekitar 10.000 hingga 11.000 tahun yang lalu di Zaman Neolitik di Zaman Batu. Masih banyak yang tidak pasti tentang dampak pergeseran dari berburu dan meramu ke pertanian, sebagian karena sifat catatan arkeologis yang tidak lengkap.

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang revolusi ini, para ilmuwan menganalisis situs Neolitikum Çatalhöyük di tempat yang sekarang adalah Turki selatan-tengah, yang pada puncaknya menampung sekitar 3.500 hingga 8.000 orang. Pertama kali digali pada tahun 1958, Çatalhöyük meliputi 13 hektar (sekitar 32 hektar), dengan deposit hampir 21 meter yang mencakup kira-kira 1.150 tahun pendudukan berkelanjutan.

“Semua hal yang kita lihat sekarang dalam gaya hidup kita makanan yang kita makan, meningkatnya kerumitan masyarakat, semakin besarnya populasi semua yang dimulai dalam Neolitik,” kata pemimpin studi, Clark Spencer Larsen, seorang ahli biologi di Ohio Universitas Negeri di Columbus. “Di Çatalhöyük, kita bisa melihat apa dampak kemunculan gaya hidup ini.”

Mulai Melakukan Penelitian

Para peneliti menyelidiki 742 sisa-sisa manusia, dengan fokus pada tingkat isotop karbon dan nitrogen di tulang mereka. Isotop suatu unsur memiliki jumlah proton yang sama, tetapi jumlah neutron yang berbeda misalnya, karbon-12 memiliki enam neutron, sedangkan karbon-13 yang lebih berat memiliki tujuh. Rasio antara berbagai jenis isotop karbon dapat menjelaskan apa yang dimakan oleh orang-orang ini, seperti gandum, jelai dan gandum hitam, sementara isotop nitrogen dapat menghasilkan petunjuk tentang berapa banyak daging yang dikonsumsi orang-orang ini, yang berasal dari domba, kambing, dan liar. binatang.

Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa Çatalhöyük dimulai sebagai pemukiman kecil sekitar 7100 SM, kemungkinan terdiri dari beberapa rumah batu bata lumpur. Mencapai puncaknya dari 6700 hingga 6500 SM. dan kemudian dengan cepat menurun, dengan situs ditinggalkan oleh 5950 SM. Pada puncaknya, rumah-rumah dibangun seperti apartemen tanpa ruang di antara mereka, “dan penduduk mungkin masuk dan meninggalkan rumah mereka melalui tangga ke atap rumah mereka,” kata Larsen.

Kerumunan tampaknya berkontribusi pada kekerasan yang lebih besar di antara penduduk di antara 93 tengkorak yang diperiksa oleh para peneliti, 25 menunjukkan bukti patah tulang sembuh, dan 12 korban ini terluka lebih dari satu kali, menderita hingga lima pukulan di kepala mereka. Para ilmuwan menemukan jumlah terbesar cedera kepala terjadi ketika populasi Çatalhöyük berada pada titik terbesar dan terpadat, menunjukkan bahwa kepadatan yang berlebihan mungkin telah meningkatkan stres dan konflik dalam masyarakat.

“Di Çatalhöyük, Anda mulai melihat perkembangan yang menunjukkan apa yang kita lihat saat ini dalam kehidupan di kota-kota,” kata Larsen.

Lebih dari setengah dari mereka yang diserang adalah wanita. Sebagian besar cedera berada di bagian atas atau belakang kepala korban, menunjukkan bahwa mereka tidak menghadapi penyerang ketika dipukul. Bentuk lekukan di tengkorak menunjukkan serangan datang dari benda keras, bulat, dan bola tanah liat dengan ukuran dan bentuk yang tepat juga ditemukan di lokasi itu, yang kemungkinan besar dilemparkan orang dengan menggunakan sling, kata Larsen.

Orang-orang Çatalhöyük juga mengalami peningkatan risiko penyakit, kemungkinan besar karena kepadatan dan kebersihan yang buruk misalnya, sementara sebagian besar penduduk menjaga rumah mereka tetap bersih, analisis dinding dan lantai mereka mengungkapkan jejak-jejak kotoran hewan dan manusia. Hingga sepertiga dari sisa-sisa dari masa awal situs menunjukkan tanda-tanda infeksi pada tulang mereka.

Pena hewan dan lubang sampah kemungkinan ada tepat di sebelah beberapa rumah, yang mungkin berkontribusi pada penyebaran penyakit. Domba, yang dapat menampung beberapa parasit manusia, juga kemungkinan menimbulkan risiko kesehatan yang besar. Selain itu, gula dan pati tanaman memicu kerusakan gigi, dengan hingga 13% gigi dewasa di lokasi tersebut menunjukkan bukti adanya gigi berlubang.

Mengalami Perubahan Secara Signifikan

Perubahan dari waktu ke waktu dalam bentuk tulang kaki menunjukkan bahwa penghuni Çatalhöyük berjalan secara signifikan lebih banyak di masa lalu dari pada yang sebelumnya. Ini menunjukkan bahwa para penghuninya harus pindah bertani dan merumput lebih jauh dari situs tersebut ketika mereka merusak lingkungan mereka, berkontribusi pada kematian terakhir Çatalhöyük. Pekerjaan sebelumnya menyarankan iklim di Timur Tengah juga menjadi lebih kering selama sejarah Çatalhöyük, yang membuat pertanian lebih sulit.

Namun, hidup tidak semuanya buruk di Çatalhöyük. Patung-patung dan lukisan dinding adalah bukti masyarakat yang kompleks. Kuburan leluhur di bawah lantai rumah juga membuktikan rasa komunitas yang ada para peneliti percaya kebanyakan orang dimakamkan di bawah rumah tempat mereka tinggal.

Tanpa diduga, sebagian besar anggota setiap rumah tangga mungkin tidak memiliki hubungan biologis. Mahkota masing-masing gigi sering sangat mirip di semua kerabat, tetapi para arkeolog menemukan bahwa orang yang terkubur di bawah setiap rumah sering tidak sama seperti yang diharapkan jika mereka adalah saudara.

“Ini benar-benar sebuah misteri bagi kami,” kata Larsen. “Temuan ini menggarisbawahi fakta bahwa kita cenderung memiliki bias ini tentang bagaimana hal-hal dilakukan yang berasal dari budaya kita sendiri, dan itu belum tentu cara orang lain di dunia mungkin melakukan hal-hal.”

“Ini adalah bioarchaeology mutakhir dari tim spesialis multidisiplin besar yang semuanya tampaknya bekerja sama dengan sangat baik,” kata ahli bioarkeologi Jerry Rose di University of Arkansas, yang tidak ikut serta dalam penelitian ini. “Pekerjaan ini berfungsi sebagai inspirasi, dan sebagai kendaraan untuk memahami sisa-sisa arkeologis di bagian lain di Timur Tengah di mana kita tidak memiliki akses ke tim besar seperti itu.” Analisis DNA masa depan dari sisa-sisa manusia ini mungkin menjelaskan hubungan antara anggota komunitas kuno ini, kata Larsen. Para ilmuwan merinci temuan mereka secara online 17 Juni di jurnal Proceedings of National Academy of Sciences.