Butiran Es Kosmis Mengawali Proses Menuju Blok Bangunan DNA dan Asam Amino

Dengan menggunakan teknologi baru pada teleskop dan yang ada di laboratorium, para peneliti menemukan sepasang molekul prebiotik penting di ruang antarbintang. Penemuan ini menunjukkan bahwa beberapa bahan kimia dasar yang merupakan langkah-langkah kunci menuju ke kehidupan mungkin telah terbentuk pada butiran es berdebu yang mengambang di antara bintang-bintang.

Para ilmuwan menggunakan Teleskop Green Bank milik National Science Foundation di West Virginia untuk mempelajari awan gas raksasa berjarak sekitar 25.000 tahun cahaya dari bumi, dekat dengan pusat Galaksi Bima Sakti kita. Bahan kimia yang mereka temukan pada awan tersebut meliputi suatu molekul yang diduga menjadi pelopor bagi komponen kunci DNA dan lainnya yang mungkin berperan dalam pembentukan asam amino alanin.

Molekul yang baru ditemukan itu, disebut cyanomethanimine, merupakan salah satu langkah dalam proses yang diyakini memproduksi adenin, satu dari empat nukleobasa yang membentuk “anak tangga” dalam struktur seperti-tangga DNA. Molekul lainnya, disebut ethanamine, diduga berperan dalam membentuk alanin, satu dari dua puluh asam amino dalam kode genetik.

Teleskop Green Bank dan molekul-molekul yang sudah ditemukan. (Kredit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF)

“Penemuan molekul-molekul dalam awan gas antarbintang ini mengindikasikan bahwa blok bangunan yang penting bagi DNA dan asam amino dapat menebar ke planet yang baru terbentuk, bersama dengan prekursor-prekursor kimiawi untuk kehidupan,” tutur Anthony Remijan dari National Radio Astronomy Observatory.

Pada masing-masing kasus, kedua molekul yang baru ditemukan itu merupakan tahap peralihan dalam proses kimiawi multi-langkah yang mengarah ke molekul biologis akhir. Rincian proses-prosesnya belum sepenuhnya jelas, namun penemuan ini menyediakan wawasan baru tentang di mana proses-proses itu terjadi.

Sebelumnya, para ilmuwan menduga proses tersebut berlangsung dalam gas yang sangat tipis di antara bintang-bintang. Namun penemuan baru menunjukkan bahwa urutan pembentukan kimiawi untuk molekul-molekul itu tidak terjadi di dalam gas, melainkan pada permukaan butiran es di ruang antarbintang.

Struktur cyanomethanimine, molekul yang baru ditemukan dalam ruang antarbintang. Biru=nitrogen, abu-abu=karbon, putih=hidrogen. (Kredit: NRAO/AUI/NSF)

“Kami perlu melakukan penelitian lebih lanjut untuk lebih memahami cara kerja reaksi-reaksinya, tapi beberapa langkah kunci pertama yang mengarah ke bahan-bahan kimia biologis bisa saja terjadi pada butiran es kecil,” kata Remijan.

Penemuan ini bisa terwujud dengan adanya teknologi baru yang mempercepat proses mengidentifikasi “sidik jari” bahan kimia kosmik. Masing-masing molekul memiliki satu set rotasi tertentu yang menandakan dapat diintepretasi. Saat terjadi perubahan dari satu keadaan ke keadaan lain, sejumlah energi tertentu dipancarkan atau diserap, seringkali sebagai gelombang radio pada frekuensi tertentu yang dapat diamati dengan Teleskop Green Bank.

Struktur adenin, suatu komponen DNA. (Kredit: NRAO/AUI/NSF)

Teknik laboratorium terbaru memungkinkan para astrokimiawan mengukur pola karakteristik dari frekuensi radio untuk molekul tertentu. Berbekal informasi itu, mereka kemudian dapat menyesuaikan polanya dengan data yang diperoleh dari teleskop. Perangkat laboratorium di University of Virginia dan Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics mengukur emisi radio dari cyanomethanimine dan ethanamine, kemudian pola frekuensi dari kedua molekul itu dicocokkan dengan data publik hasil survei yang dilakukan dengan Teleskop Green Bank dari tahun 2008 hingga 2011.

Sebuah tim mahasiswa yang berpartisipasi dalam program riset musim panas spesial, yang diperuntukkan bagi para mahasiswa minoritas di University of Virginia (U.Va.), mengerjakan beberapa percobaan yang mengarah pada penemuan cyanomethanimine. Para mahasiswa ini bekerja di bawah arahan profesor U.Va. Brooks Pate, Ed Murphy, dan Remijan. Program yang didanai National Science Foundation ini, membawa para mahasiswa dari empat perguruan tinggi untuk mengalami penelitian musim panas tersebut. Mereka bekerja di laboratorium astrokimia milik Pate, lengkap dengan data dari Teleskop Green Bank.

“Ini adalah penemuan yang cukup istimewa dan membuktikan bahwa para mahasiswa awal-karir dapat melakukan penelitian yang luar biasa,” ujar Pate.