Sebuah tim di Universitas Wisconsin-Madison telah berhasil merekonstruksi enzim berusia 3,2 miliar tahun, yang memberikan hubungan biokimia langsung dengan kehidupan sebelum oksigen mendominasi atmosfer bumi. Terobosan ini tidak hanya menjelaskan kondisi di mana kehidupan awal berkembang tetapi juga menghasilkan penanda kimia yang kuat untuk mendeteksi potensi kehidupan di planet lain.
Enzim Primordial: Nitrogenase
Penelitian yang dipimpin oleh Profesor Betül Kaçar ini berfokus pada nitrogenase, enzim yang penting untuk mengubah nitrogen di atmosfer menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh organisme. Tanpa nitrogenase, kehidupan seperti yang kita tahu tidak akan ada. Fungsi enzim ini sangat mendasar sehingga rekonstruksinya menawarkan jendela unik ke dalam proses biologis paling awal di Bumi.
Menjembatani Kesenjangan Fosil dengan Biologi Sintetis
Secara tradisional, pemahaman kehidupan purba bergantung pada catatan geologis yang langka – fosil dan sampel batuan yang seringkali sulit diperoleh. Tim Kaçar menggunakan biologi sintetik untuk mengatasi keterbatasan ini. Dengan menciptakan kembali enzim-enzim kuno dan memasukkannya ke dalam mikroba modern, mereka dapat mempelajari peninggalan masa lalu ini dalam lingkungan laboratorium yang terkendali. Pendekatan ini secara efektif mengisi kesenjangan dalam catatan fosil, menawarkan rekonstruksi kehidupan yang nyata dari miliaran tahun yang lalu.
Kehidupan Sebelum Oksigen: Gambaran yang Lebih Tajam
Tiga miliar tahun yang lalu, atmosfer bumi sangat berbeda – kaya akan karbon dioksida dan metana, serta didominasi oleh mikroba anaerobik. Memahami bagaimana organisme ini mengakses nutrisi penting seperti nitrogen sangat penting untuk memahami bagaimana kehidupan bertahan sebelum Peristiwa Oksidasi Besar mengubah planet secara mendasar.
Penelitian tim menegaskan bahwa enzim nitrogenase kuno menghasilkan tanda isotop yang sama dengan versi modern, yang berarti bahwa cara enzim ini berinteraksi dengan lingkungannya tetap konsisten selama miliaran tahun. Konsistensi ini sangat penting karena tanda isotop pada batuan sering digunakan untuk menyimpulkan keberadaan kehidupan purba.
Implikasinya terhadap Astrobiologi
Profesor Kaçar menekankan bahwa memahami masa lalu bumi sangat penting dalam pencarian kehidupan di luar planet kita. “Pencarian kehidupan dimulai di sini, di rumah, dan rumah kita berusia 4 miliar tahun,” katanya. Dengan merekonstruksi enzim-enzim kuno, para ilmuwan mendapatkan pemahaman lebih dalam tentang jejak biokimia yang ditinggalkan kehidupan, sehingga lebih mungkin untuk mengidentifikasi jejak-jejak kehidupan di dunia lain.
“Kita perlu memahami kehidupan di hadapan kita, jika kita ingin memahami kehidupan di depan kita dan kehidupan di tempat lain.”
Penelitian ini memberikan alat yang ampuh bagi para ahli astrobiologi, menawarkan penanda yang dapat diandalkan untuk mengidentifikasi kehidupan di lingkungan yang sangat berbeda dari lingkungan kita. Temuan penelitian ini dipublikasikan di Nature Communications.
Pada akhirnya, karya ini menunjukkan nilai biologi sintetik dalam mengungkap rahasia masa lalu. Dengan menciptakan kembali molekul-molekul kuno secara fisik, para ilmuwan dapat menguji asumsi, mengisi kesenjangan pengetahuan, dan menyempurnakan metode untuk mendeteksi kehidupan – baik di Bumi maupun di luar Bumi.
