Ketika NASA meluncurkan wahana antariksa ke sebuah asteroid, para ilmuwan dengan sabar menunggu kesempatan untuk melihat sedikit batuan dari batu luar angkasa itu di laboratorium, berharap itu akan menjawab beberapa pertanyaan yang paling abadi bagi umat manusia.
Untuk Danny Glavin, seorang ilmuwan sampel senior, ia ingin memecahkan misteri yang tak kenal lelah dalam pekerjaan hidupnya: Mengapa semua makhluk hidup yang dikenal hanya berdasarkan bentuk amino asam berkepala kiri, molekul yang membangun protein?
Saatnya tiba hampir satu dekade kemudian. Glavin dan tim peneliti menggali kotoran dari Bennu, sebuah asteroid kaya karbon yang terbuat dari batu-batu longgar, tetapi apa yang mereka temukan membuat mereka kebingungan. Alih-alih mendukung salah satu hipotesis utama — bahwa sistem surya awal lebih memilih varietas berkepala kiri dan membawa bahan-bahan itu ke Bumi primitif — hal itu tidak menunjukkan preferensi sama sekali.
“Saya harus mengakui, saya sedikit kecewa atau kecewa,” kata Glavin. “Saya merasa bahwa ini meniadakan 20 tahun penelitian di laboratorium kami dan karier saya.”
Banyak asam amino, baik digunakan dalam biologi atau tidak, ada dalam dua bentuk cermin. Setiap molekul memiliki atom karbon pusat dengan kelompok atom lain yang melekat, terorientasi ke satu arah atau sebaliknya. Sifat ini, yang disebut kiralitas, seperti tangan kiri dan kanan: Mereka mirip, tetapi jika Anda menumpuknya, ibu jari akan mengibaskan arah yang berlawanan.
Dalam kehidupan Bumi, asam amino selalu “berkepala kiri,” dan gula, yang sebagian membuat tulang punggung DNA, selalu berkepala kanan, memberikan perputaran ganda tanda tangannya ke kanan. Homogenitas yang ditemukan di antara keduanya sangat membingungkan para ilmuwan karena versi berkepala kiri dan kanan dari semua molekul ini sama-sama tersedia dalam campuran kimia non-hidup.
Dalam prakteknya, jika semua molekul biologis mengambil bentuk sebaliknya, itu mungkin berfungsi dengan baik. Jadi jika kehidupan bisa mengambil jalan lain, mengapa tidak? Apakah “kiralitas” seragam adalah bahan rahasia dalam resep kehidupan, dan lebih khusus lagi, apakah harus berbelok ke kiri? Apakah kecenderungan terhadap asam amino berkepala kiri dimulai di kosmos, atau terjadi kemudian di planet ini?
“Sebuah pertanyaan mendasar bagi kita semua adalah apakah kehidupan harus seperti ini,” kata Iris Chen, profesor teknik kimia dan biomolekular di UCLA, yang tidak terlibat dalam studi asteroid itu. “Apakah alam semesta cenderung ke arah kehidupan kita, atau apakah biologi kita adalah hasil kecelakaan dan kebetulan?”
Ilmuwan tahu sejak awal mereka akan menggunakan bahan yang dikumpulkan oleh misi OSIRIS-Rex NASA senilai $800 juta, singkatan dari Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, and Security-Regolith Explorer, untuk menganalisis “kiralitas” asam amino individual. Serpihan mineral Bennu bisa lebih tua dari sistem surya yang berusia 4,6 miliar tahun. Butiran-butiran debu bintang ini bisa berasal dari bintang yang mati atau supernova yang akhirnya menyebabkan terciptanya matahari dan planet-planet.
Untuk melakukan studi mereka, mereka membuat semacam “teh Bennu,” merebus sedikit batu dan debu dalam air dan asam untuk mengekstrak senyawa organik. Kemudian mereka menggunakan teknik spektrometri massa untuk mengidentifikasi molekul organik, termasuk 14 dari 20 asam amino yang digunakan kehidupan untuk membangun protein, yang melaksanakan instruksi genetik. Beberapa temuan terbaru dipublikasikan minggu ini dalam jurnal Nature Astronomy.
Selama beberapa dekade terakhir, para peneliti telah menemukan bahwa meteorit — batuan yang telah melakukan perjalanan di luar angkasa dan mendarat di Bumi — memiliki konsentrasi asam amino berkepala kiri yang lebih tinggi daripada yang berkepala kanan, sekitar 60 persen lebih banyak. Barangkali batuan luar angkasa mengirimkan senyawa yang kemudian mengalami reaksi kimia di dekat ventilasi laut dalam Bumi untuk membentuk sel-sel pertama. Selebihnya adalah evolusi, mungkin.
Hasil-hasil itu, ditambah dengan pengetahuan bahwa batu-batu luar angkasa telah menabrak planet ini selama berabad-abad, telah membuat para ilmuwan percaya kapal-kapal waktu asteroid kuno, kapsul waktu tata surya, juga akan mengungkapkan lebih banyak asam amino berkepala kiri. Jika tata surya memang memiliki lebih banyak berkepala kiri, barangkali cahaya terpolarisasi di angkasa adalah penyebabnya. Sedikit kecenderungan di lingkungan bisa berubah menjadi ketidaksamaan yang lebih besar dari waktu ke waktu.
Tetapi para peneliti Bennu menemukan berkepala kiri dan kanan bercampur secara merata. Sekarang Glavin bertanya-tanya apakah studi sebelumnya tentang meteorit tidak valid, mungkin terkontaminasi dengan protein Bumi ketika jatuh ke tanah. Jason Dworkin, ilmuwan proyek untuk misi OSIRIS-Rex, berpikir mungkin ada alasan lain untuk Bennu melawan tren itu.
“Bennu adalah contoh dari satu jenis meteorit masa depan yang terlalu rapuh untuk bertahan mendarat di Bumi, jadi sebenarnya bukan di koleksi kami,” kata Dworkin.
Mungkin kenyataannya adalah bahwa desain kehidupan ditentukan oleh lemparan koin. Begitu pola sukses terbentuk, templat itu terus berlanjut melalui evolusi. Protein dan enzim, penggerak kecil di dalam sel, saling cocok seperti teka-teki. Jika kehidupan muncul dengan asam amino berkepala kiri, beralih ke asam amino berkepala kanan kemudian mungkin telah menghentikan segalanya dari bekerja. Ada keuntungan besar dari keseragaman: Jika orang didasarkan pada asam amino berkepala kanan, mereka tidak akan bisa makan dan mencerna tanaman atau produk hewan berdasarkan asam amino berkepala kiri.
Para peneliti telah membuat versi cermin protein biologis dengan asam amino berkepala kanan di laboratorium. Mereka berfungsi dengan cara yang sama, tetapi jauh lebih sulit dihancurkan. Enzim yang biasanya menghancurkannya menjadi tidak berguna. Seperti pengering rambut Anda saat liburan internasional, alat itu tidak akan berfungsi jika steker dan stop kontaknya tidak cocok.
Beberapa ilmuwan yang mempertimbangkan implikasi masalah ini telah menyatakan kekhawatiran tentang perkembangan sel cermin di laboratorium. Jika orang terinfeksi bakteri cermin berbahaya, sistem kekebalan tubuh mereka mungkin tak berdaya, tidak mampu melancarkan serangan balik apa pun. Sebuah kelompok ahli biologi baru-baru ini menulis sebuah makalah ekstensif tentang risiko-risiko tersebut, seperti dilaporkan oleh The New York Times.
Meskipun kekecewaan Glavin bahwa Bennu tidak menunjukkan bias kiralitas, penelitian terus berlanjut. Dia dan rekan-rekannya berencana untuk mempelajari lebih banyak sampel asteroid untuk menyelidiki kiralitas asam amino lainnya.
Dan mungkin ada berkah: Beberapa astrobiolog telah mengusulkan menggunakan perbedaan kiralitas molekul sebagai tanda keberadaan kehidupan. Campuran merata dari kedua jenis dalam sampel ekstraterestrial mungkin menunjukkan molekul dibuat secara kimia tanpa keterlibatan makhluk hidup. Tetapi kelebihan satu jenis bisa menjadi petunjuk kehidupan alien.
“Sejujurnya, ini sebenarnya bisa membuat pencarian kehidupan lebih mudah dalam beberapa hal karena kita tidak memiliki risiko potensial palsu positif,” kata Glavin. “Kita (bisa) percaya bahwa jika ada amplifikasi salah satu dari keduanya, mungkin ada biologi di baliknya.”