Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Lingkungan

Apakah kehidupan awal membutuhkan molekul yang panjang dan kompleks untuk membuat kompartemen seperti sel? – ScienceDaily


Kompartemen protosel yang digunakan sebagai model untuk langkah penting dalam evolusi awal kehidupan di Bumi dapat dibuat dari polimer pendek. Polimer pendek, yang lebih mendekati ukuran molekul yang mungkin tersedia di Bumi awal, membentuk kompartemen melalui pemisahan fase cair-cair dengan cara yang sama seperti polimer yang lebih panjang. Meskipun mereka tidak memiliki membran yang memisahkannya dari lingkungannya, sel proto dapat menyerap RNA dan mempertahankan lingkungan mikro internal yang berbeda, dalam beberapa hal bahkan mengungguli kompartemen serupa yang terbuat dari polimer yang lebih panjang.

Sebuah makalah yang mendeskripsikan penelitian, oleh para ilmuwan Penn State, muncul 23 November 2020 di jurnal Komunikasi Alam.

“Sebuah langkah penting untuk evolusi awal kehidupan di Bumi adalah kompartementalisasi,” kata Christine Keating, Profesor Kimia yang Terhormat di Penn State dan salah satu pemimpin tim peneliti. “Makhluk hidup perlu dipisahkan dari lingkungannya. Kami ingin tahu apakah kami dapat membuat kompartemen yang dapat berfungsi seperti sel proto dari molekul yang ukurannya lebih mirip dengan molekul yang akan tersedia di Bumi saat kehidupan dimulai. “

Para peneliti membuat kompartemen, yang disebut ‘coacervates kompleks,’ dengan menggabungkan dua polimer bermuatan berlawanan dalam sebuah larutan. Polimer tertarik satu sama lain dan dapat membentuk tetesan melalui pemisahan fase cair-cair, mirip dengan tetesan minyak yang terbentuk dalam saus salad saat berpisah. Bergantung pada kondisinya, polimer dapat tetap terdistribusi secara seragam dalam larutan, dapat membentuk coacervate mirip sel proto, atau dapat mengumpul untuk membentuk agregat padat.

Para peneliti membandingkan berbagai panjang polimer yang terdiri dari unit bermuatan, dari 1 hingga 100 unit. Polimer yang lebih panjang memiliki muatan yang lebih tinggi, lebih tertarik satu sama lain dengan kuat, dan dapat membentuk kompartemen dengan lebih mudah dalam rangkaian kondisi eksperimental yang lebih luas.

“Kami menguji sejumlah besar kombinasi jenis dan panjang polimer untuk mencoba menetapkan parameter pembentukan kompartemen,” Fatma Pir Cakmak, seorang mahasiswa pascasarjana di Penn State pada saat penelitian dan penulis pertama makalah ini. “Kami menemukan bahwa polimer sesingkat lima unit dapat membentuk kompartemen yang stabil.”

Para peneliti kemudian menguji kemampuan kompartemen yang terbuat dari polimer pendek untuk menjalankan fungsi tertentu dari sel proto. Kompartemen stabil dalam berbagai konsentrasi garam dan, tergantung pada kombinasi polimer, mampu mempertahankan pH nyata di dalam kompartemen yang berbeda dari pH larutan sekitarnya.

“Kami tidak tahu seperti apa kondisi di mana kehidupan terbentuk,” kata Saehyun Choi, seorang mahasiswa pascasarjana di Penn State dan salah satu penulis makalah tersebut. “Bisa jadi di laut, di air payau, atau di air tawar. Kompartemennya stabil dalam konsentrasi garam yang cukup tinggi untuk menunjukkan bahwa mereka adalah model yang relevan untuk semua situasi ini.”

Ketika molekul RNA untai tunggal ditambahkan ke dalam larutan, kompartemen yang terbuat dari polimer yang lebih pendek lebih mampu untuk menyerap RNA daripada kompartemen yang terbuat dari polimer yang lebih panjang. Molekul RNA di dalam kompartemen terkonsentrasi sebanyak 500 kali larutan di sekitarnya. Molekul RNA untai ganda juga diasingkan oleh kompartemen dan lebih stabil di kompartemen yang terbuat dari polimer yang lebih pendek.

Tim peneliti juga menguji kemampuan RNA untuk mempertahankan struktur lipat dan tiga dimensinya di dalam kompartemen.

“Dalam kondisi yang kami uji, RNA membentuk sebagian besar struktur sekundernya tetapi tidak mempertahankan lipatan aslinya sepenuhnya di dalam kompartemen,” kata McCauley O. Meyer, seorang mahasiswa pascasarjana di Penn State dan penulis makalah. “Kami pada dasarnya tidak melihat perbedaan berdasarkan ukuran polimer yang membentuk kompartemen, jadi mungkin saja kami tidak memiliki cukup komponen kunci – sesuatu seperti magnesium, yang penting untuk pelipatan RNA asli sepenuhnya.”

Hasilnya menunjukkan bahwa bahkan dengan komponen kecil yang sederhana, kompartemen yang mampu memiliki banyak ciri sel protocell dapat dibuat.

“Ini adalah penemuan yang kuat untuk melihat bahwa kita dapat membuat kompartemen ini dari polimer pendek dan dalam beberapa hal, seperti mengumpulkan RNA, mereka berfungsi lebih baik daripada yang terbuat dari polimer yang lebih panjang,” kata Keating. “Penemuan kami menunjukkan bahwa bahkan jika hanya molekul yang lebih kecil yang tersedia di awal Bumi, kompartemen fungsional dapat terbentuk. Seiring waktu, molekul yang lebih besar dapat digabungkan saat tersedia.”

Para peneliti menekankan bahwa polimer yang mereka gunakan menangkap esensi dari molekul awal Bumi yang masuk akal tetapi kemungkinan besar tidak seperti yang tersedia di Bumi awal, kecuali ukurannya. Mereka menyatakan bahwa mereka tidak mencoba menciptakan kembali kondisi awal Bumi yang mengarah pada evolusi kehidupan.

“Apa yang kami kejar bukanlah transkrip yang tepat dari apa yang terjadi di Bumi miliaran tahun yang lalu,” kata Phil Bevilacqua, Profesor Kimia dan Biokimia dan Biologi Molekuler di Penn State dan salah satu pemimpin tim peneliti. “Sebaliknya, kami ingin tahu seberapa mungkin kehidupan dimulai. Kami sedang menjajaki kondisi batas, dan Anda harus memiliki polimer pendek sebelum mendapatkan polimer panjang.”

Penelitian ini didanai oleh program Exobiology NASA.

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Penn State. Asli ditulis oleh Sam Sholtis. Catatan: Konten dapat diedit gaya dan panjangnya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Pengeluaran SGP