Para peneliti telah menemukan molekul RNA, yang dijuluki QT45, yang melakukan hampir semua langkah yang diperlukan untuk replikasi diri – sebuah proses penting dalam teori utama tentang bagaimana kehidupan dimulai. Terobosan ini memberikan bukti kuat yang mendukung hipotesis “dunia RNA”, yang menyatakan bahwa RNA, bukan DNA, adalah materi genetik utama pada awal kehidupan. Penemuan ini penting karena menunjukkan bahwa molekul yang relatif sederhana dapat mengkatalisis reaksi yang diperlukan untuk menyalin dirinya sendiri, meskipun tidak secara bersamaan dalam percobaan saat ini.
Hipotesis Dunia RNA dan Tantangan Replikasi Diri
Selama beberapa dekade, para ilmuwan berteori bahwa kehidupan berasal dari molekul RNA yang mampu mereplikasi diri. RNA, tidak seperti DNA, dapat menyimpan informasi genetik dan bertindak sebagai enzim, yang mengkatalisis reaksi kimia. Fungsi ganda ini menjadikannya kandidat utama bentuk kehidupan paling awal. Namun, menemukan molekul RNA yang mampu mereplikasi diri secara andal telah menjadi tantangan besar. Upaya sebelumnya memerlukan struktur RNA yang besar dan kompleks yang tidak mungkin terbentuk secara spontan di masa awal Bumi.
QT45: Terobosan dalam Kesederhanaan
Tim peneliti, yang dipimpin oleh Philipp Holliger di Laboratorium Biologi Molekuler MRC, melewati kompleksitas ini dengan mencari rangkaian RNA yang lebih kecil dan sederhana. Dimulai dengan satu triliun urutan nukleotida acak 20-40, mereka mengidentifikasi tiga yang dapat menghubungkan nukleotida bersama-sama. Melalui putaran mutasi dan seleksi yang berulang-ulang, mereka mengembangkannya menjadi molekul 45-nukleotida (QT45) yang kini dapat mengkatalisis pembentukan untaian RNA komplementer, termasuk rangkaian yang mencerminkan rangkaiannya sendiri.
Temuan Penting:
- QT45 dapat merakit rantai nukleotida pendek, secara efektif menyalin templat RNA.
- Molekul dapat membuat salinan dirinya sendiri dari untaian komplementer tersebut.
- Meskipun replikasi diri secara penuh (kedua reaksi terjadi secara bersamaan) belum tercapai, hal ini masih dapat dicapai.
Mengapa Ini Penting: Kondisi di Awal Bumi
Kondisi yang diperlukan agar QT45 dapat berfungsi – air alkali tepat di atas titik beku – sangat mirip dengan lingkungan yang ada pada masa awal Bumi, seperti wilayah mirip Islandia dengan aktivitas hidrotermal dan siklus beku-cair. Siklus ini akan menyediakan energi yang dibutuhkan untuk menggerakkan reaksi, sementara kantong air lelehan atau vesikel asam lemak mungkin mengandung komponen-komponen yang diperlukan.
Penemuan QT45 bukan hanya tentang mereplikasi RNA di laboratorium; ini mengungkapkan bagaimana sistem pengoptimalan diri dapat berevolusi secara alami. Karena proses ini menimbulkan kesalahan, beberapa variasi pasti akan berfungsi lebih baik, sehingga menghasilkan replikasi eksponensial dari untaian yang paling sukses.
“Hal yang paling menarik adalah, begitu sistem mulai mereplikasi dirinya sendiri, sistem tersebut akan mengoptimalkan dirinya sendiri,” kata Holliger.
Langkah Masa Depan dan Validasi Pakar
Tim berencana untuk mengembangkan QT45 lebih lanjut dan mengeksplorasi kondisi yang memungkinkan replikasi secara simultan. Para ahli sepakat bahwa ini adalah kemajuan yang signifikan. Sabine Müller dari Universitas Greifswald mencatat bahwa hasilnya “luar biasa”, sementara Zachary Adam dari Universitas Wisconsin-Madison menekankan ketidakmungkinan menemukan QT45 di antara sejumlah kemungkinan rangkaian yang “sangat besar”.
Penemuan QT45 menandai momen penting dalam memahami asal usul kehidupan, membuktikan bahwa replikasi diri melalui RNA tidak hanya bersifat teoretis tetapi dapat dibuktikan dengan struktur molekul yang relatif sederhana.
