Jakarta, Gatra.com - Seperti Origin, novel karya Dan Brown, penelitian ini mencoba menjawab pertanyaan asal mula kehidupan. Seperti apa rupa protein pertama - protein yang muncul di Bumi sekitar 3,7 miliar tahun yang lalu? Prof. Dan Tawfik dari Weizmann Institute of Science dan Prof. Norman Metanis dari Hebrew University of Jerusalem telah merekonstruksi sekuens protein yang mungkin mirip dengan nenek moyang protein modern, dan penelitian mereka menunjukkan cara protein primitif ini dapat berkembang membentuk sel hidup. Temuan mereka dipublikasikan di Prosiding National Academy of Sciences (PNAS). Demikian sciencedaily.com memberitakan 22/06.

Protein yang dikodekan dalam bahan genetik sel adalah sekrup, pegas dan roda gigi sel hidup - semua bagian yang bergerak. Tetapi protein pertama, kita asumsikan, muncul jauh sebelum sel hidup seperti yang kita kenal. Protein modern terbuat dari 20 asam amino yang berbeda, semuanya penting untuk pembentukan protein, dan semuanya tersusun dalam bentuk polimer - molekul panjang seperti rantai - di mana penempatan setiap asam amino sangat penting untuk fungsi protein.

Tetapi ada paradoks dalam berpikir tentang bagaimana protein paling awal muncul. Karena asam amino yang dibutuhkan untuk membuat protein itu sendiri diproduksi protein lain - enzim. Ini semacam pertanyaan ayam dan telur, dan hanya sebagian saja yang dijawab sampai sekarang.

Para ilmuwan percaya bahwa protein sejati pertama muncul dari segmen protein pendek yang disebut peptida. Peptida akan menjadi rekat lengket dari asam amino yang secara spontan dibuat dalam sup kimia purba. Peptida pendek kemudian akan terikat satu sama lain, seiring waktu menghasilkan protein yang mampu melakukan beberapa jenis tindakan.

Generasi spontan asam amino telah dibuktikan pada 1952, dalam percobaan terkenal Miller dan Urey, di mana mereka mereplikasi kondisi yang diperkirakan ada di Bumi sebelum kehidupan dan menambahkan energi seperti itu yang bisa berasal dari petir atau gunung berapi. Menunjukkan asam amino  dalam kondisi yang tepat, terbentuk tanpa bantuan dari enzim atau mekanisme lain dalam organisme hidup menunjukkan bahwa asam amino adalah "telur" yang mendahului enzim "ayam."

Tawfik, yang berada di Departemen Ilmu Biomolekuler Institut, mengatakan bahwa semuanya baik-baik saja, "tetapi satu jenis asam amino yang penting telah hilang dari percobaan itu dan setiap percobaan yang terjadi setelahnya: asam amino seperti arginin dan lisin yang membawa muatan listrik positif." Asam amino ini sangat penting bagi protein modern, karena mereka berinteraksi dengan DNA dan RNA, yang keduanya membawa muatan negatif bersih. RNA saat ini dianggap sebagai molekul asli yang dapat membawa informasi dan membuat salinannya sendiri, sehingga kontak dengan asam amino bermuatan positif secara teoritis diperlukan untuk langkah-langkah lebih lanjut dalam pengembangan sel-sel hidup untuk terjadi.

Tetapi ada satu asam amino bermuatan positif yang muncul dalam percobaan Miller-Urey, asam amino yang disebut ornithine yang saat ini ditemukan sebagai langkah menengah dalam produksi arginin, tetapi tidak sendiri digunakan untuk membangun protein. Tim peneliti bertanya: Bagaimana jika ornithine adalah asam amino yang hilang dalam protein leluhur itu? Mereka merancang eksperimen asli untuk menguji hipotesis ini.

Para ilmuwan mulai dengan protein yang relatif sederhana dari keluarga yang berikatan dengan DNA dan RNA, menerapkan metode filogenetik untuk menyimpulkan urutan protein leluhur. Protein ini akan kaya muatan positif - 14 dari 64 asam amino baik arginin atau lisin. Selanjutnya, mereka menciptakan protein sintetis di mana ornithine menggantikannya sebagai pembawa muatan positif.

Protein berbasis ornithine terikat dengan DNA, tetapi lemah. Namun, di laboratorium Metanis, para peneliti menemukan bahwa reaksi kimia sederhana dapat mengubah ornithine menjadi arginin. Dan reaksi-reaksi kimia ini terjadi di bawah kondisi-kondisi yang dianggap telah berlaku di Bumi pada saat protein pertama akan muncul. Karena semakin banyak ornithine dikonversi menjadi arginin, protein-protein itu semakin menyerupai protein modern, dan berikatan dengan DNA dengan cara yang lebih kuat dan lebih selektif.

Para ilmuwan juga menemukan bahwa di hadapan RNA, bahwa bentuk purba peptida terlibat dalam pemisahan fasa (seperti tetesan minyak dalam air) - suatu langkah yang kemudian dapat mengarah pada perakitan sendiri dan "departemenisasi." Dan ini, kata Tawfik, menunjukkan bahwa protein seperti itu, bersama dengan RNA, dapat membentuk sel proto, dari mana sel-sel hidup sejati mungkin telah berevolusi.