Keberanian hidup bisa muncul secara spontan di Bumi | Riset

Keberanian hidup bisa muncul secara spontan di Bumi |  Riset post thumbnail image

oke punya Result SGP 2020 – 2021.

Cara sistem kimia beradaptasi dengan sumber energi dapat menyebabkan kerusakan simetri kiral spontan, menurut temuan baru dari para peneliti di Korea Selatan. Penemuan ini dapat membantu menjelaskan asal usul homokiralitas biologis – fenomena di mana banyak biomolekul hanya ada sebagai satu enansiomer di alam.

Senyawa seperti asam amino dan gula sangat penting untuk kehidupan, membentuk blok pembangun peptida, enzim, dan asam nukleat. Tetapi di alam, asam amino hampir selalu diproduksi dalam bentuk kiral kidal, sedangkan gula secara eksklusif dibuat dengan tangan kanan. Kiralitas ini diberikan ke banyak biomolekul lain, tetapi asal-usulnya di Bumi awal tetap menjadi teka-teki.

Berbagai teori telah menyarankan bahwa asal usul homokiralitas kehidupan dapat terletak pada radiasi terpolarisasi, gradien suhu, resolusi kinetik, atau hanya arah di mana komponen reaksi diaduk.

William Piñeros dan Tsvi Tlusty dari Institut Sains Dasar, Ulsan, dan Institut Sains dan Teknologi Nasional Ulsan ingin mengetahui apakah cara pertukaran dan konsumsi energi dapat menyebabkan asimetri dalam sistem kimia yang kompleks.

‘Pertanyaan ini sangat wajar ketika mempertimbangkan sistem rekayasa seperti mesin mobil, di mana kita memahami bahwa konfigurasi sistem – susunan poros dan piston – mempengaruhi seberapa efisien sistem dapat memanfaatkan sumber energi,’ kata Tlusty. ‘Tetapi ide yang sama juga berlaku untuk jaringan kimia acak: konfigurasi tertentu dari jaringan ini lebih cocok daripada yang lain dengan sumber energi dan dengan demikian dapat mengeksploitasinya jauh lebih efisien, yang selanjutnya menghasilkan konfigurasi yang cocok dan seterusnya dalam lingkaran penguat.’

Untuk mengilustrasikan ide ini, Tlusty memberikan contoh reaksi kimia yang diinduksi foto yang produknya melarutkan produk yang mengaburkan cahaya di kolam keruh. Saat reaksi berlangsung, intensitas cahaya di kolam akan meningkat sehingga laju reaksi akan semakin cepat.

Piñeros dan Tlusty mengembangkan model teoretis untuk mensimulasikan apakah jenis loop penguat ini dapat mendorong sistem kimia menuju produk enansiomer tunggal, tanpa molekul produk itu sendiri yang secara langsung mengkatalisis proses.

‘Kami mengamati bahwa jaringan kimia acak – mulai dari keadaan yang benar-benar simetris di mana jumlah enansiomer tangan kiri dan kanan dari semua molekul adalah sama – dapat tiba-tiba berubah menjadi keadaan asimetris dengan bias kuat terhadap salah satu enansiomer, ‘ kata Tlusty. ‘Yang penting, pemutusan simetri ini membutuhkan kekuatan lingkungan yang kuat tetapi tidak ada autokatalisis, seperti yang diasumsikan sebelumnya.’

Tlusty menyoroti tiga dampak yang lebih luas dari temuan tersebut. ‘Pertama, sintesis kimia asimetris dari molekul kiral dapat diinduksi dengan menyesuaikan pertukaran energi,’ katanya. ‘Kedua, dalam konteks skenario kehidupan awal, homokiralitas mungkin muncul karena keunggulan pemanfaatan energi atas pesaing rasemat.’ Akhirnya, Tlusty mencatat bahwa mekanisme pemutusan simetri bersifat umum, sehingga dapat diterapkan pada fitur lain dari produk kimia selain kiralitas.

‘Pemutusan total simetri kiral dalam kelas tertentu dari molekul biologis yang mereplikasi diri pada awal kehidupan memerlukan autokatalisis non-ekuilibrium, tetapi sampai sekarang, cara tepat lingkungan eksternal mendorong pasangan ke sistem biologis yang baru lahir telah menjadi misteri. ,’ kata Nigel Goldenfeld dari Universitas California, San Diego, seorang ahli teori sistem kehidupan dan fisika statistik non-kesetimbangan.

Goldenfeld mencatat bahwa ‘penemuan keren yang tak terduga’ dari penelitian ini adalah bahwa homokiralitas hanya muncul ketika kondisi tertentu terpenuhi yang sesuai dengan sumber energi lingkungan. ‘Sampai mekanisme umpan balik adaptif ini berjalan, homokiralitas tidak muncul dalam model mereka,’ katanya. ‘Ini sangat masuk akal, dan menunjukkan bahwa ciri-ciri umum materi hidup muncul secara spontan melalui fluktuasi langka yang kemudian bereaksi kembali ke jaringan reaksi untuk menstabilkan kondisi yang sangat disipatif yang memungkinkan penggabungan yang kuat dengan lingkungan.’

Hasil Piñeros dan Tlusty ‘menambah detail dan nuansa’ pada penelitian sebelumnya tentang homokiralitas ‘tetapi sekarang dalam jaringan model reaksi yang jauh lebih kompleks’, kata Goldenfeld. Signifikansi dari semua studi teoretis ini adalah bahwa mereka memberikan dasar untuk menyimpulkan bahwa homokiralitas adalah biosignature sejati, bukan kebetulan, dan juga merupakan cara yang valid untuk menyimpulkan keberadaan kehidupan jika homokiralitas dan bukan hanya kelebihan enansiomer dapat dideteksi dalam survei planet,’ tambahnya.

Related Post