Category Archives: Asal Mula Kehidupan

Sel yang Dapat Diprogram Ulang Bisa Jadi Kunci Penciptaan Bentuk Kehidupan Baru

 

Para ilmuan dari Universitas Nottingham memimpin sebuah proyek penelitian ambisius untuk mengembangkan sel biologi in vivo yang setara dengan sistem operasi komputer.


 Kesuksesan proyek ini menciptakan sel yang dapat diprogram ulang dapat merevolusi biologi sintetis dan akan memberi jalan para ilmuan menciptakan bentuk kehidupan yang sepenuhnya baru dan berguna menggunakan pendekatan yang relatif bebas hambatan.

Professor Natalio Krasnogor dari Sekolah Ilmu Komputer Universitas tersebut, yang memimpin Tim Penelitian Sistem Kompleks dan Komputasi Lintas Disiplin, mengatakan: “Kami melihat penciptaan sebuah sel yang setara dengan sistem operasi komputer ini sedemikian hingga sekelompok sel dapat diprogram ulang untuk melakukan fungsi apapun tanpa butuh modifikasi pada hardwarenya.”

 “Kami bicara tentang tujuan yang sangat ambisius membawa pada terobosan dasar yang akan – pada akhirnya, memungkinkan kita dengan cepat membuat prototipe, mengimplementasi, dan menurunkan entitas hidup yang sepenuhnya baru dan tidak ada di alam, mengadaptasi mereka sehingga mereka memberikan fungsi baru yang bermanfaat.”

 Teknologi pengubah permainan ini dapat mempercepat penelitian dan pengembangan Biologi Sintesis, yang berhubungan dengan banyak penerapan – dari pembuatan sumber makanan baru dan solusi lingkungan baru hingga sejumlah terobosan medis baru seperti obat yang dirancang untuk pasien individual dan pertumbuhan organ baru untuk pasien transplan.

 Proyek lintas disiplin ini, didanai dengan beasiswa kepemimpinan untuk  Professor Krasnogor senilai lebih dari  £1 juta dari  Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), melibatkan ilmuan komputer, ahli biologi, dan kimiawan dari Nottingham serta kolega akademis dari universitas lain di Skotlandia, Amerika Serikat, Spanyol, dan Israel.

 Proyek ini –   Towards a Biological Cell Operating System (AUdACiOuS) – berusaha melebihi biologi sistem – ilmu dibalik memahami bagaimana organisme hidup bekerja – untuk memberi para ilmuan kekuatan untuk menciptakan sistem biologis. Para ilmuan akan mulai bekerja berusaha membuat bakteri  e.coli jauh lebih mudah diprogram.

Professor Krasnogor menambahkan: “  EPSRC Leadership Fellowship ini akan membuat saya mentransfer keahlian saya dalam Ilmu Komputer dan informatika ke laboratorium basah.”

“Saat ini, tiap kali kita membutuhkan sel yang akan melakukan fungsi baru tertentu kami harus menciptakannya ulang dari rongsokan yang merupakan proses panjang dan penuh kerja keras. Sebagian besar orang berpikir yang cukup kami lakukan adalah memodifikasi perilaku DNA sel namun tidak sesederhana itu – kami biasanya mendapatkan perilaku yang salah dan kami harus kembali mengulang lagi. Bila kami berhasil dengan proyek  AUdACiOuS ini, dalam waktu lima tahun, kami akan memprogram sel bakteri di komputer dan mengkompilasi serta menyimpan programnya dalam sel baru ini sehingga mereka dapat siap menjalankannya.”

 “Seperti sebuah komputer, kami mencoba menciptakan sistem operasi dasar untuk sebuah sel biologi.”

 Diantara tantangan paling mendasar yang dihadapi para ilmuan adalah mengembangkan model komputer baru yang lebih akurat memprediksi perilaku sel di laboratorium.

 Para ilmuan dapat siap memprogram sel individual untuk menyelesaikan tugas tertentu namun memperbesarnya ke organisme yang lebih besar itu sulit.

 Pembuatan program model komputer yang memuaskan dan sel yang dapat diprogram untuk mengisi fungsi apapun tanpa harus kembali ke papan gambar tiap kali dapat membuang pendekatan trial error yang saat ini digunakan dan memungkinkan penelitian biologi sintesis mengambil langkah maju yang penting.

 Teknologi ini dapat digunakan dalam sejumlah besar penerapan dimana mampu memodifikasi perilaku organisme dapat bermanfaat. Dalam jangka panjang, hal ini mencakup pembentukan mikroorganisme baru yang dapat membantu membersihkan lingkungan misalnya dengan menangkap karbon dari bahan bakar fosil yang terbakar atau membuang limbang, misalnya arsenik dari sumber air. Selain itu, efektivitas obat dapat ditingkatkan dengan merancangnya sesuai kebutuhan pasien secara pribadi untuk memaksimalkan pengaruh obat dan mengurangi efek samping yang berbahaya.

 Rekan dalam proyek ini adalah Universitas Nottingham dan Universitas Edinburgh di Inggris; Arizona State University, Massachusetts Institute of Technology, Michigan State University, New York University, University of California Santa Barbara, University of California, San Francisco di Amerika Serikat; Centro Nacional de Biotecnologia di Spanyol; dan Weizmann Institute of Science di Israel.

sumber:faktailmiah.com


Asal usul Moral

Dari mana perasaan benar salah berasal? Bukan dari langit. Aristoteles, Kong Hu Cu dan Darwin menyadari kalau nilai adalah fungsi dasar makhluk hidup.

Nilai moral khususnya, merupakan fungsi dasar pada hewan cerdas dan sangat sosial seperti manusia. Sayangnya, sejak lama sains tidak dapat menjelaskan mengapa otak, yang dibentuk oleh jaringan gen dan berinteraksi dengan lingkungan, dapat memunculkan moralitas.

Berdasarkan prinsip seleksi alam, perawatan orang lain tentunya memberi manfaat kelangsungan hidup bagi hewan yang terlibat. Para ahli biologi evolusi telah mengembangkan model untuk menunjukkan bagaimana hal ini bekerja, namun baru sekarang para ahli ilmu syaraf memahami bagaimana perilaku altruisme terjadi di otak.

Moralitas tampaknya terbentuk oleh empat proses otak yang saling kunci:

  1. Pemeliharaan, yang berakar dari keterikatan pada perawatan keturunan
  2. Penghargaan keadaan psikologi individu lain, yang memberi manfaat dalam meramalkan perilaku mereka
  3.  Pemecahan masalah dalam konteks sosial, seperti bagaimana membagikan sumber daya langka atau mempertahankan suku
  4. Pembelajaran sosial, lewat penguatan positif dan negatif, imitasi, pengkondisian dan analogi

Nilai-nilai sosial, senyatanya tergantung pada modifikasi evolusioner rangkaian syaraf yang terlibat dalam keberlangsungan hidup dasar. Pada semua vertebrata, rangkaian batang otak menjaga parameter krusial seperti suhu, kadar glukosa dan karbondioksida dalam jangkauan yang tepat. Untuk mempertahankan homeostasis ini, otak memberikan motivasi seperti rasa sakit, lapar, haus dan takut, dan kesenangan atas makanan, minuman, seks dan keamanan.

Seiring ber-evolusinya otak mamalia, jaringan homeostasis yang awalnya hanya memungkinkan “saya” bertahan hidup, meluas menjadi memungkinkan “milik saya” ikut bertahan. Pertama kalinya hal ini dimulai dari keturunannya sendiri yang tidak berdaya. Respon rasa sakit dan takut dipicu oleh pemisahan kebutuhan atau kebutuhan itu sendiri. Rasa senang dan nyaman datang dari sentuhan, ciuman dan jilatan. Pada sebagian spesies, penyetelan tambahan dalam rangkaian keterikatan memperluas lingkarannya untuk melibatkan pasangan, kerabat atau anggota lain dalam kelompok, tergantung tekanan seleksinya.

Pada poros rangkaian syaraf terikat terdapat peptida purba: oksitosin dan saudaranya, vasopresin. Bersama dengan hormon reproduktif dan neurotransmitter lainnya, peptida-peptida ini mengatur rangkaian di hipotalamus, bagian batang otak yang terlibat dalam keterikatan dengan “milik saya.” Walau masih banyak yang harus ditemukan, vasopresin tampaknya berhubungan dengan perhatian yang lebih agresif, seperti pertahanan, sementara oksitosin menekan rasa takut dan khawatir, yang terasa senang dan berhubungan dengan kepercayaan (Trust).

Neokorteks  – selimut enam lapis yang menutup hemisfer otak – adalah struktur khas mamalia. Biaya tinggi ketergantungan mamalia saat lahir dibayar oleh manfaat dari bentuk-bentuk belajar baru yang dimungkinkan oleh neokorteks. Pada primata, neokorteks tampaknya bertanggung jawab untuk meningkatnya kapasitas meramalkan perilaku individu lain. Ia juga memungkinkan belajar yang lebih abstrak dan pemecahan masalah serta meningkatkan fleksibilitas kontrol impuls dan keahlian sosial. Skill ini memberi jalan bagi kemunculan lembaga budaya seperti perdagangan, peradilan dan agama – semuanya bertugas untuk mengatur kepercayaan pada individu bukan keluarga dan memungkinkan jangkauan hubungan saling percaya lainnya daripada sekedar kelompok pemburu-pengumpul yang terisolasi. Singkatnya, pengaturan keterikatan dan keterhubungan otaklah yang membuat kita ingin bersama, peduli satu sama lain, dan menghargai keluarga, teman dan komunitas kita. Interaksi antara lembaga syaraf dan budaya kita menyusun sejarah moral kita.

sumber: faktailmiah.com


Mengapa Manusia Ada?

Individu yang mengalami mutasi yang menguntungkan pada leluhur manusia berhasil selamat dan berkembang biak. Sesederhana itu.

Namun setelah cukup lama berpikir, ternyata keberadaan manusia di Bumi sekarang tidak semata karena evolusi. Bila ditarik garis ke belakang, ke masa lalu, maka ada serentetan peristiwa luar biasa yang menandai kehadiran kita di Bumi. Mari kita telusuri ke masa lalu, apa saja yang menyebabkan mengapa manusia ada.

Karena adanya Kekacauan

What? Tapi itu benar. Kita ada karena dunia ini kacau. Fenomena ini dijelaskan oleh teori Chaos yang terkenal dengan istilah Butterfly Effectnya. Pada dasarnya teori Chaos mengatakan, sedikit saja gangguan pada sebuah sistem chaos, maka akan terjadi perubahan perilaku yang drastis. Ambil contoh begini, bayangkan kalau hidung Cleopatra sedikit saja lebih pesek atau sepatu kuda raja Richard III kurang satu, kerajaan dapat runtuh, dan dunia akan sangat berbeda dari sekarang. Inilah efek kupu-kupu, sesuatu yang sepele, ternyata bisa berakibat besar. Para ilmuan mengamatinya pada sistem cuaca. Sedikit saja suhu di naikkan, atau kelembaban udara turun satu angka pada posisi desimal, maka cuaca menjadi berubah drastis. Analoginya seperti meletakkan satu demi satu bulu di atas jembatan. Suatu saat, entah itu kapan, kamu cukup meletakkan satu bulu, dan tiba-tiba jembatan menjadi runtuh karena bebannya terlampaui. Karenanya, kita ada sekarang, dipengaruhi oleh begitu banyak kekacauan di masa lalu, berbagai peristiwa kecil yang terlihat sepele namun berdampak luas bagi hidup kita.

Dari tak terhitung kekacauan yang terjadi di dalam sejarah, tentunya ada peristiwa yang sangat kacau dan peristiwa yang tidak terlalu kacau. Sebagai contoh, suhu di malam orang tua saya ML menentukan keberadaan saya. Jika sedikit saja lebih dingin, saya tidak akan ada. Tapi tetap ada manusia toh? Walaupun bukan saya, tapi ia tetap mirip orang tua saya, dan mungkin mirip saya. Dia tidak akan mirip dengan, katakanlah Zebra. Tentunya ada sebuah saat dimana kekacauan lebih berpotensi menghasilkan kita daripada kekacauan jenis lainnya. Jadi, mari kita tanyakan kembali, mengapa manusia ada?

Karena Ada Danau Toba

Danau Toba dulunya adalah supervolcano. Ia meletus sekitar 85 ribu tahun lalu dan mempengaruhi Asia dan Afrika. Saat itu leluhur manusia kita hidup kurang lebih stabil. Tapi dengan adanya letusan Toba, mereka dipaksa untuk beradaptasi, atau mati. Kita diambang kepunahan waktu itu. Seandainya para leluhur tidak mampu beradaptasi, kita tidak akan ada di sini.

Saat itu daerah subur merupakan harta karun bagi leluhur. Para leluhur berkompetisi dengan sesama mereka maupun dengan primata lainnya. Inovasi seperti alat batu dan alat tulang merupakan hal yang berharga. Alat membantu kita mendapatkan makanan jenis baru. Bayangkan sebuah kayu panjang yang dapat menjatuhkan mangga atau cangkul untuk menggali umbi-umbian.Dengan banyaknya tekanan seleksi yang menggoyang evolusi kita, perlahan leluhur mulai berubah. Ucapan mereka, misalnya, dulu hanya sederhana, mungkin hanya ah ih uh. Lama kelamaan menjadi kompleks, dan membentuk bahasa kita. Dengan bahasa, gagasan-gagasan dapat lebih luas, cakrawala lebih lebar dan lebih sedikit kesalahpahaman.  Mutasi pada gen pembentuk otak mengakibatkan beberapa leluhur mampu melakukan vokalisasi yang lebih kompleks. Keturunannya mampu berbicara dengan kosakata lebih banyak dan fleksibel dan meledakkan kendala komunikasi interpersonal. Bahasa telah muncul.

Tapi saat ini manusia sudah ada. Karenanya, mengapa manusia ada belum terjawab. Terjadinya letusan Toba mungkin menjawab pertanyaan, mengapa manusia memiliki teknologi, mengapa kita tidak seperti manusia purba, tapi tidak banyak perbedaan antara manusia sekarang dengan 70 ribu tahun lalu. Kita masih satu spesies, sama-sama Homo sapiens. Jadi, mengapa manusia ada?

Karena Pohon sedikit

Sebelum sekitar 20 juta tahun lalu, Afrika Timur dipenuhi hutan rimba tropis mirip Amazon. Leluhur kita berlompatan di pepohonan, menikmati lebatnya pepohonan. Kemudian Bumi bergerak, magma di bagian bawah Ethiopia Utara menggeser perlahan. Dalam 15 juta tahun kemudian, dua pegunungan raksasa terbentuk dari utara ke selatan, masing-masing dengan tinggi 2 kilometer dari utara ke selatan. Dari Timur, angin yang datang dari Samudera Hindia ditolak balik oleh pegunungan ini. Dari Barat, angin yang datang dari Samudera Atlantik dan Kongo di tolak balik, juga oleh pegunungan ini.  Akibatnya, curah hujan menurun. Hutan rimba perlahan berubah menjadi padang rumput yang luas.

Bagi leluhur kita, tinggal di pohon tidak lagi nyaman. Pohon sedikit dan populasi mereka bertambah. Berdesakan di pohon tidaklah baik. Kadang ada yang jatuh dan tewas. Ada banyak jalan sebenarnya, tapi kebetulan, sebuah mutasi memungkinkan leluhur untuk dapat berjalan, bukannya berayun di pepohonan. Kemampuan berjalan memberi banyak kemudahan. Dan tibalah saat itu, 6 juta tahun lalu, sebuah spesies primata belajar berdiri dan berjalan dengan dua kaki.

Lingkungan yang berubah cepat berarti evolusi primata ini tidak berhenti sampai disini. Sekitar 2.5 juta tahun lalu, evolusi mengambil dua jalan. Pertama menuju otak yang lebih besar agar dapat mencari cara lebih baik untuk beradaptasi, kedua dengan mengembangkan rahang yang lebih besar untuk memakan biji dan umbi yang keras. Strategi pertama memiliki kekuatan terbesar. Manusia dengan rahang besar punah, sementara manusia dengan otak besar, Homo habilis, bertahan. Dialah leluhur semua manusia di Bumi sekarang.

Saat ini jawaban kita pada pertanyaan: Mengapa manusia ada, adalah karena pepohonan sedikit. Leluhur kita hidup di pohon, tanpa pohon mereka harus beradaptasi, atau mati. Lalu mengapa leluhur yang hidup di pohon ini ada? Mengapa primata ada?

Karena dinosaurus punah

Meteor raksasa jatuh sekitar 100 juta tahun sekali. Tapi justru keberadaan kita mungkin disebabkan peristiwa yang sama, 65 juta tahun lalu.

Saat itu, sebuah asteroid berdiameter 10 kilometer menghantam semenanjung Yucatan di Meksiko masa kini. Karbon dan gas kaya belerang dari lapisan batuan yang terhantam mencuat ke angkasa yang terbakar, langit menghitam, Bumi mendingin dan hujan asam mengguyur. Dalam beberapa bulan, seluruh spesies dinosaurus punah. Begitu juga beberapa spesies reptil di lautan dan udara, amonita, sebagian besar burung dan tanaman darat.

Separuh spesies mamalia ikut punah. Yang bertahan hidup adalah mereka yang paling kecil dan lincah, berlarian bersembunyi di balik batuan dan reruntuhan. Mereka pemakan bangkai dan justru senang melihat punahnya dinosaurus. Di satu sisi mereka tidak memiliki predator, di sisi lain, bangkai dinosaurus berserakan di mana-mana. Sebuah pesta besar bagi mamalia kecil. Dalam waktu singkat, mamalia berkembang biak, meluas di sekitar ekosistem air tawar.

Merekalah para pewaris bumi. Mamalia menggantikan kekuasaan dinosaurus di darat dan kemudian di laut. Kita belum menguasai udara. Burung lebih cepat ke sana, sementara kelelawar tidak terlalu mampu.

10 juta tahun setelah kepunahan dinosaurus, mamalia menjalari segala jenis niche di darat, dengan berbagai jenis adaptasinya, salah satunya di pepohonan, seperti leluhur kita. Tapi, kenapa dinosaurus, mamalia dan semua hewan yang disebutkan di atas ada?

Karena Pemanasan Global

800 juta tahun lalu, seluruh daratan di Bumi tersatukan dalam superbenua Rodinia. Super benua ini mulai retak, rusak di setiap pijakannya, akibat aktivitas magma. Dari retakan-retakan tersebut melepaskan gas yang mempengaruhi cuaca sehingga udara lebih dinamis dari sebelumnya. Samudera dipenuhi nutrisi, sama halnya dengan suburnya daerah sekitar gunung berapi sekarang. Populasi Cyanobacteria meledak. Karena cyanobacteria adalah bakteri fotosintesis, maka ini berarti terjadi ledakan oksigen di mana-mana. Sampah fotosintesis ini menjalari atmosfer Bumi. Ya, oksigen adalah sampah. Ia hasil buangan dari proses fotosintesis tumbuhan.

Fotosintesis membutuhkan karbon dioksida. Akibatnya, karbon dioksida disedot dari Bumi oleh para cyanobacteria. Bumi pun mengalami pendinginan global. Sebuah periode yang disebut ilmuan “snowball earth”. Mahluk-mahluk ber sel satu menggigil kedinginan dan mati, beberapa ber evolusi, memunculkan tipe sel baru yang lebih kompleks.

Mereka adalah ganggang hijau dan lumut kerak. Perlahan mereka berusaha hidup di daratan. Keseimbangan tercapai saat banyak cyanobacteria sendiri mati. Karbon dioksida kembali bertambah. Mulailah pemanasan global.

635 juta tahun lalu, pemanasan global membuat Bumi yang tertutup salju mulai mencair. Es menarik diri dari khatulistiwa menuju ke kutub. Daratan terbuka dan para lumut kerak bergembira. Mereka menancapkan akarnya (hifa) di bebatuan. Pelapukan biologi, kimia dan fisika terjadi di daratan dan mengubah batuan menjadi tanah. Sisa pelapukan terbasuh dari daratan ke lautan, dan lautan ikut merasakan kegembiraan atas limpahan nutrisi.

Lumut kerak terus memangsa batuan dan aliran nutrisi ke lautan terus menjejalkan kenikmatan pada para bakteri fotosintesis. Oksigen pun melonjak kembali hingga pada persentase sekarang.

580 juta tahun lalu, leluhur hewan pertama muncul, lalu leluhur tanaman berdaun. Mereka pada gilirannya kelak akan memiliki keturunan yang dapat berdiri di tepi pantai, menghirup segarnya udara yang dibawakan angin laut.

Sekarang pertanyaannya adalah, mengapa ada ganggang hijau dan lumut kerak?

Karena ada Benturan dua mikroba

Kehidupan di bumi didominasi dua jenis sel: prokariota (bakteri dan arkea) yang hanyalah sebuah tas kimiawi, dan eukariota, sel dengan berbagai perlengkapan tempur untuk hidup lebih baik (selaput internal, sistem rangka dan transportasi). Bakteri terbesar di dunia hanyalah kurang dari satu milimeter, tapi sel eukariota terbesar (telur) bisa mencapai hampir satu meter. Para bakteri hanya mampu paling bisa membuat untai sel-sel sejenis dirinya, tapi sel eukariota mampu bekerja sama membuat segalanya mulai dari otak, daun, tulang dan kayu.

2 miliar tahun lalu, yang ada hanyalah bakteri dan arkea. Keduanya adalah prokariota. Lalu kejadian aneh terjadi. Seekor arkea yang sedikit berbeda dari leluhurnya berbenturan dengan seekor bakteri. Proses kimia membuat mereka berikatan dan tidak dapat lepas. Merekapun bersimbiosis, dan jadilah eukariota pertama. Sang Bakteri itu sendiri bertugas sebagai pembangkit energi sel. Ia ber evolusi menjadi mitokondria.

Istilah simbiosis di dalam sel tersebut adalah endosimbiosis. Kloroplas misalnya, dulu adalah bakteri fotosintesis yang hidup bebas. Ia ikut serta dalam parade sel jenis baru. Satu demi satu kelompok kerjasama ini terbentuk dan hidup bersama bentuk-bentuk sel tunggal di lautan. Bedanya, sel eukariota mampu bekerja sama dengan sel eukariota lain, membentuk apa yang kita sebut mahluk multiseluler.

Lalu, kenapa ada bakteri dan arkea?

Karena Bumi disiram dengan bom

Misi ke bulan memberikan kejutan bagi kita. Kawah-kawah raksasa di sana ternyata usianya sama. Usia mereka 3.9 miliar tahun. Apa artinya ini? Ini berarti 3.9 miliar tahun lalu terjadi sebuah pengeboman besar-besaran di Bulan. Sangat jelas kalau ini juga berarti hal yang sama terjadi di Bumi. Bumi lebih besar, hanya saja kawahnya habis terkikis proses dinamika planet ini.

Tidak jelas mengapa terjadi peristiwa pengeboman saat itu. Ada yang menduga kalau terjadi resonansi gravitasi di empat planet raksasa: Yupiter, saturnus, uranus dan Neptunus. Posisi orbit mereka sedemikian rupa sehingga keseimbangan diantaranya terganggu sebentar. Akibatnya, asteroid-asteroid tak berdaya di sekitarnya terlontar ke tata surya dalam, termasuk Bumi.

Sangat mungkin kalau diantara bom-bom raksasa penghajar Bumi itu salah satunya atau beberapa adalah komet. Mereka terbentuk jauh lebih dalam di pinggiran tata surya dan karenanya membawa air beku di dalam perutnya. Air tersebut terbongkar saat mereka menghantam Bumi dan menjadi air pertama di Bumi.

Saat pengeboman berakhir, wajah Bumi benar-benar kacau. Berantakan dengan berbagai kawah berisi lahar di mana-mana. Seiring waktu, orbit stabil dan Bumi mendingin. Di dalam kawah-kawah saksi bisu tumbukan kejam itu, mulailah air dari komet mencair dan menjadi oasis-oasis tempat lahirnya kehidupan pertama di planet Bumi.

Bila sebelum pengeboman terjadi ternyata sudah ada kehidupan di Bumi, maka pengeboman tersebut mungkin menyapu kehidupan, menyisakan bakteri-bakteri yang paling tahan terhadap panas. Kita melihat bukti ini dari bulan. Lalu kenapa bulan ada?

Karena Bumi ditampar

4.5 miliar tahun lalu, bumi hanyalah bayi planet yang rentan. Sementara di mana-mana berterbangan bebatuan raksasa yang tidak jelas arahnya. Satu di antaranya menampar bumi. Sang penampar berukuran lebih kecil. Saat ia menghantam Bumi, sebagian dirinya tertanam di planet ini, sebagian lagi terlontar balik ke luar angkasa. Inilah bulan, yang engkau lihat di langit malam.

Pasangan Bumi-Bulan tidak ada bandingnya di Tata Surya. Planet lain punya satelit yang jauh lebih kecil darinya. Tidak heran Yupiter sang raksasa punya puluhan satelit. Mereka umumnya berasal dari batu-batu kecil yang terjebak di titik gravitasi dan menumpuk, atau berasal dari batuan yang lewat terlalu dekat dengan planet hingga tertarik dan tak dapat lepas.

Keberadaan Bulan mencegah perubahan liar dalam pola pemanasan Matahari di permukaan Bumi. Akibatnya Bumi tidak mengalami ayunan iklim yang ganas. Bumi juga tidak mengalami perubahan suhu yang drastis dimana Bumi membeku sepenuhnya. Kondisi yang ideal untuk berkembangnya kehidupan.

Selanjutnya, kenapa ada Bumi, Bulan dan Matahari, dan planet-planet di Tata Surya?

Karena ada Bintang yang Meledak

Alam semesta dipenuhi hidrogen, helium dan debu di mana-mana. 4.6 miliar tahun lalu, Salah satu pojok yang padat dengan adukan ini mendapatkan limpahan energi. Petunjuknya datang dari meteorit. Berbeda dengan batuan asli planet Bumi, meteorit nyaris tidak berubah semenjak ia diremas saat Tata Surya terbentuk. Meteorit tua ditemukan mengandung banyak besi-60, sebuah isotop radioaktif berat. Hanya ada sedikit sekali fenomena yang bisa menyebabkan isotop ini terbentuk di antariksa. Yang paling mungkin adalah supernova. Ledakan bintang raksasa.

Ia ibarat goresan korek api untuk menyalakan sumbu bom evolusi di Tata Surya. Awan gas yang merupakan adukan hidrogen, helium dan debu kita terusik dan terkompres. Teori lain mengatakan kalau tidak lah perlu supernova. Bukti menunjukkan sambaran angin bintang raksasa yang cukup dekat dengan awan gas ini dapat memicu pembentukan Tata Surya. Bintang tersebut sendiri mungkin sudah berjalan dalam orbitnya entah kemana, menyisakan tungku bintang menyala di tengah awan gas yang baru di ganggunya. Dan terbentuklah matahari, bersama planet-planetnya.

Lalu mengapa bahan seperti hidrogen, helium dan debu itu ada? Dengan kata lain, mengapa materi ada?

Karena Tidak Segalanya diciptakan Berpasangan

Bila segalanya berpasangan, maka tidak akan ada materi. Idealnya setiap partikel yang tercipta dalam Big Bang memiliki anti partikel. Saat keduanya bertemu, terjadi penghancuran satu sama lain, dan dua foton energi tinggi saja yang tersisa. Alam semesta seharusnya berisi lautan cahaya. Itu saja.

Memang ada sedikit kecenderungan ke arah satu sisi saat penghancuran diri partikel vs anti partikel. Tapi hal ini sangat tidak cukup menjelaskan kelimpahan materi di alam semesta sekarang. Entah mengapa tidak semua partikel memiliki anti partikel saat Big Bang, 13.75 miliar tahun lalu. Menurut para ahli fisika teoritis, tampaknya alam semesta kita kebetulan memiliki variabel yang sedikit memungkinkan materi. Ia cukup untuk membuat materi ada tapi tidak cukup untuk membuat seluruhnya materi (tanpa cahaya). Dalam tak terhingga alam semesta, ada yang seluruhnya lubang hitam, ada yang seluruhnya cahaya, ada sedikit yang mengandung materi dan cahaya. Salah satunya alam semesta kita.

Jadi, mengapa alam semesta seluas ini?

Karena Alam Semesta Berinflasi

Cukup 0.000 000 000 000 001 detik mundur dari saat anihilasi materi – anti materi kita sebelumnya. Bila model semesta inflasi benar, maka saat ini alam semesta diselubungi medan inflasi yang mengendalikan ekspansi eksponensial alam semesta hanya dalam periode 10-32 detik. Ia merentangkan alam semesta kita menjadi datar dan seragam.

Pengembangan mendadak ini dipengaruhi efek kuantum. Gejolak kuantum membuat satu daerah sedikit lebih padat dari daerah lainnya. Hasilnya adalah bolongan-bolongan di alam semesta kita, yang disebut void. Seratus juta tahun cahaya ke segala arah kita, ada daerah kosong yang begitu besar, gelap, tanpa galaksi, tanpa bintang. Bila variasi ini sedikit saja lebih kecil, maka kita tidak akan ada.

Semua variasi ini tampaknya acak dan sebagian besar fisikawan percaya kalau fluktuasi kuantum sama sekali tidak memiliki sebab. Ia adalah sifat dasar alam semesta.

Pada akhirnya adalah pertanyaan mengapa alam semesta ada?

Tidak ada satu orang pun yang Tahu

Ya. Ini tampaknya jawaban yang tidak diinginkan. Kita memang ingin tahu. Tapi sains tidak dapat menjawabnya. Sains cukup berbesar hati, dengan segala metode dan teknologi paling maju dan otak paling brilian di alam semesta, kita belum tahu mengapa alam semesta ada. Yang kita punya hanyalah setumpuk karya ilmiah fisika teoritis tanpa bukti eksperimental sama sekali. Memang kita berusaha, para ilmuan sibuk menguji model standar di LHC dan laboratorium-laboratorium. Mereka juga menatap ke antariksa dengan berbagai teleskop super tajam.

Beberapa dari kita tampak gatal untuk menjawab tanpa pengetahuan.  Apa yang kita tahu adalah alam semesta mengembang ke segala arah. Karenanya bila dimundurkan ke masa lalu, ia akan berukuran sangat kecil. Sedemikian kecil hingga satu titik dimana hukum fisika yang kita ketahui runtuh. Suatu yang disebut skala Planck yang terdiri dari panjang minimum dan waktu minimum (panjang Planck dan waktu Planck)

Bagaimana alam semesta pada panjang lebih kecil dari panjang Planck? Bagaimana alam semesta sebelum waktu Planck? Inilah dimana pengetahuan kita kurang. Kita belum cukup pandai. Yang dibutuhkan adalah pengetahuan yang lebih banyak, bukannya menjawab tanpa pengetahuan.

Para ilmuan paling brilian berdebat tentang apa yang ada dalam skala Planck. Ada yang bilang kalau ruang, waktu, dan hukum fisika berada dalam singularitas dimana segalanya muncul dari ketiadaan. Ada juga yang bilang kalau alam semesta kembali mengembang dalam siklus kembang – kempis tiada akhir (osilasi).

Mungkin benar apa yang dikatakan Stephen Hawking, alam semesta ada karena adanya hukum dasar fisika seperti gravitasi. Setiap saat tercipta alam semesta dengan segala variasi yang mungkin ada, saling bertumpuk  satu di dalam yang lain. Sekarang dengan semangat inkuiri kita, kita bisa berjuang mencari alam semesta lain tersebut, dan bahkan mungkin membuat alam semesta kita sendiri di lab.

Apakah sekarang anda masih bertanya dari mana hukum tersebut ada? Pelajarilah hukumnya sebelum bertanya ia datang dari mana. Ia adalah batas tertinggi logika kita, dan sekarang kita sedang mendakinya.

sumber: faktailmiah.com


Teori Asal-usul Kehidupan

Ada dua teori utama tentang asal-usul makhluk hidup di bumi, yaitu teori evolusi kimia dan teori evolusi biologi…

1. Teori Evolusi Kimia

Ahli biokimia berkebangsaan Rusia (1894) A.l. Oparin adalah orang pertama yang mengemukakan bahwa evolusi zat-zat kimia telah terjadi jauh sebelum kehidupan ini ada. Dia mengemukakan bahwa asal mula kehidupan terjadi bersamaan dengan evolusi terbentuknya bumi serta atmosfirnya. Atmosfir bumi mula-mula memiliki air, CO2, metan, dan amonia namun tidak memiliki oksigen. Dengan adanya panas dari berbagai sumber energi maka zat-zat tersebut mengalami serangkaian perubahan menjadi berbagai molekul organik sederhana. Senyawa – senyawa ini membentuk semacam campuran yang kaya akan materi-materi, dalam lautan yang masih panas; yang disebut primordial soup. Bahan campuran ini belum merupakan makhluk hidup tetapi bertingkah laku mirip seperti sistem biologi. PrimodiaL soup ini melakukan sintesis dan berakumulasi membentuk molekul. organik kecil atau monomer. misalnva asam amino dan nukleotida. Monomer – monomer lalu bergabung membentuk polimer, misalnya protein dan asam nukleat. Kemudian agregasi ini membentuk molekul dalam bentuk tetesan yang disebut protobion. Protobion ini memiliki ciri kimia yang berbeda dengan lingkungannya. Kondisi atmosfer masa kini tidak lagi memungkinkan untuk terbentuknya sintesis molekul organik secara spontan karena oksigen di atmosfer akan memecair ikatan kimia dan mengekstraksi elektron. Polimerisasi atau penggabungan monomer ini dapat dibuktikan oleh sydney Fox.Sydney Fox melakukan percobaan dengan memanaskan larutan kental monomer organik yang mengandung asam amino, asam amino pada suhu titik leburnya. Saat air menguap, terbentuklah lapisan monomer – monomer yang berpolimerisasi. Polimer ini oleh Sydney Fox disebut proteinoid. Dalam penelitian di laboratorium bila proteinoid dicampur dengan air dingin akan membentuk gabungan proteinoid yang menyusun tetesan kecil yang disebut mikrosfer. Mikrosfer diselubungi oleh membran selektif permeabel. Tahun lima puluhan hipotesis tentang evolusi kimia rnendapat dukungan dari Stanley Miller dan gurunya Harold Urey (1953). Teori Urey didasari atas pemikiran bahwa bahan orqanik merupakan bahan dasar organism yang pada mulanya dibentuk sebagai reaksi gas yang ada di alam denqan bantuan energi.

Menurut Teori Urey, konsep tersebut dapat di jabarkan atas 4 fase:

  • Fase 1. Tersedianya molekul metan, ammonia, hidrogen . dan uap air yag sangat banyak didalam atmosfer.
  • Fase 2. Energi yang timbul dari aliran listrik halilintar dan radiasi sinar – sinar kosmis merupakan energy pengikat dalam reaksi – reaksi molekul – molekul metan, ammonia, hydrogen dan uap air.
  • Fase 3. Terbentuknya zat hidup yang paling sederhana
  • Fase 4. Zat hidup yang terbentuk berkembang denqan waktu berjuta – juta tahun menjadi sejenis organism yang lebih kompleks.

Miller berhasil membuktikan teori Urey dalam laboratorium. dengan alat, seperti pada Gambar 8.2. Alat ini disimpan pada suatu kondisi yang diperkirakan sama dengan kondisi pada waktu sebelum ada kehidupan. Ke dalam alat tersebut dimasukkan bermacam-macarn gas seperti uap air yang dihasilkan dari air yang dipanaskan, hidrogen, metan, dan amonia. Selanjutnya pada alat tersebut diberikan aliran listrik 75.000 volt (sebagai pengganti kilatan halilintar yang selalu terjadi di alam pada waktu tersebut). Setelal seminggu ternyata Miller mendapatkan zat organik yang berupa asam amino. Asam amino merupakan komponen kehidupan. Selain asam amino diperoleh tiga asam hidroksi. HCN, dan urea. Pemikiran selanjutnya adalah bagaimana terbentuknva protein dari asam amino ini. Melvin Calvin dari Universitas California menunjukkan bahwa radiasi sinar dapat mengubah metana, amonia, hidrogen dan air menjadi molekul-rnolekul gula, dan asam amino. Dan juga pernbentukan purin dan pirimidin, yang merupakan zat dasar pembentukan DNA, RNA, ATP dan ADP. Kehidupan yang bersarna-sama dengan partikel debu alam disebarkan dari satu tempat ke tempat lain, di bawah pengaruh sinar matahari. Tetapi teori ini tidak memperhitungkan adanya temperatur yang begitu dingin dan juga sangat panas dan sinar – sinar yang mematikan yang terdapat di angkasa luar, seperti sinar kosmis, sinar ultra violet dan sinar infra merah.

Harold Urey

2. Teori Kosmozoa

Arrhenius ( 191 I ) menyatakan bahwa kehidupan pertama dimulai dari spora-spora kehidupan yang bersarna-sama dengan partikel debu alam disebarkan dari satu tempat ke tempat lain, di bawah pengaruh sinar matahari. Tetapi teori ini tidak memperhitungkan adanya temperatur yang begitu dingin dan juga sangat panas dan sinar – sinar yang mematikan yang terdapat di angkasa luar, seperti sinar kosmis, sinar ultra violet dan sinar infra merah.

3. Teori Generatio Spontanea atau Abiogenesis

Pada zaman Aristoteles lebih dari 2000 tahun yang lalu, muncul konsep, kehidupan berasal dari benda mati. Teori ini kita kenal denqan nama Generatio Spontanea atau teori Abiogenesis. Contoh orang yang percaya abiogenesis adalah Nedham, ilmuwan Inggris pada tahun (1700). Nedham, melakukan penelitian dengan merebus kaldu dalam wadah selama beberapa menit lalu menutup dengan tutup botol dari gabus. Setelah beberapa hari ternyata tumbuh bakteri dalam kaldu tersebut. Oleh karena itu Nedham menyatakan bahwa bakteri berasal dari kaldu. Namun, teori Nedham ini lalu dipatahkan oleh L. Spallanzani.

a.) Percobaan Francesco Redi

Fancesco Redi (1668), seorang fisikawan Italia merupakan orang pertama yang melakukan penelitian untuk membantah teori generatio spontanea. Dia melakukan serangkaian penelitian menggunakan daging segar. Redi memperhatikan bahwa ulat akan menjadi lalat dan lalat selalu terdapat tidak jauh dari sisa-sisa daging. pada penelitiannya Redi menggunakan 2 kerat daging segar yang diletakkan dalam 2 wadah.
Wadah yang satu ditutupi kain yang tembus udara dan yang satu tidak ditutupi. Setelah beberapa hari, pada daging yang tidak tertutup mulailah keluar belatung-belatung, sementara itu pada daging yang tertutup tidak tumbuh belatung. Tujuan penelitian Redi adalah untuk menjelaskan bahwa setiap makhluk hidup perlu asal-usul dari mana dia berasal. Teori Abiogenesis juga ditentang pula oleh L. Spallazani dan L. pasteur dengan percobaan mereka masing-masing.

Francesco Redi

b.) Percobaan Spatlanzani

Pada tahun 7765, seorang biologiwan Italia yang bernama Lazzaro Spallaizani, melakukan percobaan yang berlawanan dengan teori Nedham. Spallanzani menyatakan bahwa Nedham tidak merebus tabung cukup lama sampai semua organism terbunuh dan Nedham juga tidak menutup leher tabung dengan rapat sekali sehingga masih ada organisme yang masuk dan tumbuh.
Perhatikan percobaan Spallanzani.

 

Lazzaro Spallanzani

 

c.) Percobaan Louis pasteur

Akhirnya seorang biologiwan bernama Louis Pasteur pada tahun 1864 melakukan percobaan menggunakan tabung berleher angsa. Pasteur sendiri meyakini bahwa sebuah sel pasti berasal dari sel lainnya.
Dalam percobaannya menggunakan tabung berleher angsa, pasteur merebus kaldu hingga mendidih kemudian mendiamkannya. Pada prinsipnya udara mampu masuk ke dalam tabung, namun partikel
debu akan menempel pada lengkungan leher tabung. Setelah sekian lama, ternyata tidak ada bakteri yang tumbuh. Namun setelah
Pasteur mematahkan tabung leher angsa tersebut air kaldu di dalam tabung itu kemudian ditumbuhi oleh mikroba. Hal ini membuktikan bahwa kehidupan.juga berasal dari kehidupan.

 

Louis Pasteur

Berdasarkan hasil-hasil percobaan ilmuwan di atas maka muncullah teori biogenesis atau mahkluk hidup berasal dari mahkluk hidup. Selain itu, ada pula istilah omne vivum ex ovo atau mahluk hidup berasal dari telur.

3. Teori Generatio Spontanea atau Abiogenesis

%d blogger menyukai ini: