TEORI EVOLUSI KIMIA

a.      Karakteristik

Teori Evolusi Kimia

Teori Kimia adalah teori yang menyatakan bahwa asal-usul kehidupan diawali oleh terbentuknya senyawa-senyawa organik di atmosfer. Dengan adanya gas-gas, seperti metana (CH₄), hidrogen (H₂), uap air (H₂O), dan amonia (NH₃) di atmosfer serta bantuan energi dari sinar kosmis dan kilatan halilintar, dapat terbentuk senyawa organik seperti asam amino. Senyawa organik tersebut terkumpul dalam sup primordial (sup purba). Melalui sup purba inilah kemungkinan kehidupan paling sederhana muncul. Teori Evolusi Kimia ini di jelaskan oleh beberapa ilmuan yang ahli di bidang kimia. Ilmuan- ilmuan itu adalah:

·         Teori Evolusi Harold Urey

Harold Urey adalah ahli Kimia berkebangsaan Amerika Serikat. Harold Urey menyatakan bahwa dahulu atmosfer bumi kaya akan molekul zat seperti metana (CH₄), uap air (H₂O), amonia (NH₃), dan karbondioksida (CO₂), yang semuanya berbentuk uap. Energi radiasi sinar kosmis serta aliran listrik halilintar menyebabkan terjadinya reaksi di antara zat-zat tersebut. Reaksi ini menghasilkan senyawa organic. Menurut Urey, zat hidup yang pertama kali terbentuk mempunyai susunan menyerupai virus saat ini. Zat hidup tersebut selama berjuta-juta tahun mengalami perkembangan menjadi berbagai jenis makhluk hidup.

·         Teori Evolusi Stanley Miller

Miller adalah murid Harold Urey yang juga tertarik terhadap masalah asal usul kehidupan. Didasarkan informasi tentang keadaan planet bumi saat awal terbentuknya, yakni tentang keadaan suhu, gas-gas yang terdapat pada atmosfer waktu itu, dia mendesain model alat laboratorium sederhana yang dapat digunakan untuk membuktikan hipotesis Harold Urey. Pada akhir percobaannya dihasilkan suatu senyawa yang merupakan komponen sel.

·         Teori Evolusi A.I.Oparin

Alexander Oparin berpendapat behwa bumi yang kaya akan senyawa seperti uap air, metana, karbondioksida, ammonia dengan dengan adanya energi yang sangat kuat terutama sinar ultraviolet memungkinkan adanya reaksi dan akan membentuk senyawa-senyawa yang lebih komplek. Senyawa komplek tersebut merupakan komponen sel yang dapat disebut Sop purba.

b.      Tujuan Mempelajari Teori Evolusi Kimia

·         Memahami pengertian dan sejarah Teori Evolusi Kimia

·         Mengetahui tokoh- tokoh ilmuan pencetus Teori Evolusi Kimia.

·         Memahami teori evolusi kimia Harold Urey

·         Memahami teori evolusi kimia Stanley Miller

·         Memahami teori evolusi kimia A.I.Oparin

·         Mamahami proses terbentuknya spesies awal kehidupan dibumi dengan Teori Evolusi Kimia

·         Mampu menentukan sikap terhadap Teori Evolusi Kimia.

c.       Konsep Teori Evolusi Kimia

Ketidakpuasan para Ilmuwan terhadap apa yang dikemukakan para tokoh teori Abiogenesis maupun Biogenesis mendorong para Ilmuwan lain untuk terus mengadakan penelitian tentang asal usul kehidupan. Antara pakar-pakar tersebut antara lain : Harold Urey, Stanley Miller, dan A.I.Oparin. mereka berpendapat bahwa organisme terbentuk pertama kali di bumi ini berupa makhluk bersel satu. Selanjutnya makhluk tersebut mengalami evolusi menjadi berbagai jenis makhluk hidup seperti Protozoa, Porifera, Coelenterata, Mollusca, dan lain-lain.

Para pakar biologi, astronomi, dan geologi sepakat, bahwa planet bumi ini terbentuk kira-kira antara 4,5-5 miliar tahun yang lalu. Keadaan pada saat awal terbentuknya sangat berbeda dengan keadaan pada saat ini. Pada saat itu suhu planet bumi diperkirakan 4.000-8.000oC. pada saat mulai mendingin, senyawa karbon beserta abeberapa unsur logam mengembun membentuk inti bumi, sedangkan permukaannya tetap gersang, tandus, dan tidak datar. Karena adanya kegiatan vulkanik, permukaan bumi yang masih lunak tersebut bergerak dan berkerut terus menerus. Ketika mendingin, kulit bumi tampak melipat-lipat dan pecah.

Pada saat itu, kondisi atmosfer bumi juga berbeda denagn kondisi saat ini. Gas-gas ringan seperti Hidrogen (H₂), Nitrogen (N₂), Oksigen (O₂), Helium (He), dan Argon (Ar) lepas meninggalkan bumi akrena gaya gravitasi bumi tidak mampu manahannya. Dia atmosfer juga terbentuk senaywa-senyawa sederhana yang mengandung unsure-unsur tersebut, seperti uap air (H₂O), Amonia (NH₃), Metan (CH₄), dan Karbondioksida (CO₂). Senyawa sederhana tersebut tetap berbentuk uap dan tertahan dilapisan atas atmosfer. Ketuika suhu atmosfer turun sekitar 100^oC terjadilah hujan air mendidih. Peristiwa ini berlangsung selama ribuan tahun. Dalam keadaan semacam ini pasti bumi saat itu belum dihuni kehidupan. Namun, kondisi semacam itu memungkinkan berlangsungnya reaksi kimia, karena teredianya zat (materi) dan energi yang berlimpah.

Timbul pertanyaan, bagaimana proses terjadinya kehidupan dibumi ini?Pertanyaan inilah yang mendorong beberapa Ilmuwan untuk mengemukakan pendapat serta melakukan experiment. Di antara Ilmuwan tersebut antara lain Harold Urey, Stanley Miller dan A.I.Oparin:

1.      Teori Evolusi Kimia Menurut Harold Urey (1893)

·         Biografi Harold Urey

Urey lahir di Walkerton, Indiana, Amerika Serikat. Urey mendapatkan gelar kesarjanaan di bidang zoologi dari Universitas Montana dan doktor dalam bidang kimia karena mempelajari termodinamika dibawah bimbingan Gilbert N. Lewis dari Universitas California, Berkeley.

Di Berkeley, Urey dilibatkan dalam pekerjaan fisikawan Raymond T. Birge dan kemudian bergabung dengan Niels Bohr di Kopenhagen, Denmark untuk mempelajari struktur atom di Institute for Theoritical Physics Kopenhagen. Setelah kembali ke Amerika Serikat pada tahun 1924, dia mengajar di Johns Hopkins University dan di Columbia University di mana dia membentuk tim bersama Rudolph Schoenheimer, David Rittenberg dan T. I. Taylor.

Pada saat itu, Urey mengisolasi unsur deuterium dengan berulang kali melakukan distilasi terhadap contoh hidrogen cair. Pada tahun 1931, dia dan timnya melakukan demonstrasi keberadaan air berat. Urey kemudian diberikan penghargaan Nobel pada tahun 1934 karena penelitian tersebut.

Selama Perang Dunia II, Urey dan timnya bekerja dalam sejumlah penelitian yang kemudian mengarah kepada proyek Manhattan untuk mengembangkan bom atom untuk Amerika Serikat. Hal penting yang dicapai dari penelitiannya yaitu metode pemisahan isotop yang digunakan untuk memisahkan isotop uranium-235 dari uranium-238. Pada musim gugur 1941, Urey bersama G. B. Pegram memimpin misi diplomatik ke Britania Raya untuk membentuk kerjasama dalam pengembangan bom atom.

Setelah perang, dia menjadi profesor di bidang kimia di Institute for Nuclear Studies. Urey kemudian membantu mengembangkan bidang ilmu cosmochemistry. Dia kemudian menulis buku The Planets: Their Origin and Development (1952) yang berisi hasil-hasil penelitiannya. Urey berspekulasi bahwa asal-usul atmosfer bumi terdiri atas amonia, metana dan hidrogen. Hal ini kemudian ditunjukkan oleh muridnya, Stanley L.Miller, bahwa jika campuran tersebut dipaparkan ke radiasi ultraviolet dan air, akan menghasilkan asam amino, yaitu rantai pembangun yang akan membentuk kehidupan. Walaupun demikian ilmuwan di masa kini lebih mempercayai bahwa atmosfer bumi pada awalnya terdiri dari karbon dioksida dan uap air.

Urey wafat di La Jolla, California, dan dimakamkan di pemakaman Fairfield di DeKalb County, Indiana.

Selain mendapatkan penghargaan Nobel, Urey juga mendapatkan medali emas dari Royal Astonomical Society pada tahun 1966. Selain itu untuk menghargai jasa-jasanya, nama Urey juga diabadikan sebagai nama kawah di bulan (kawah Urey), nama asteroid (4716 Urey) dan penghargaan H. C. Urey yaitu penghargaan yang diberikan kepada astronom oleh American Astronomical Society.

·         Teori Evolusi Harold Urey

Teori ini menyatakan bahwa senyawa organik yang ada di atmosfer mengalami perubahan sedikit demi sedikit membentuk senyawa organik. Senyawa organik inilah yang merupakan komponen dasar makhluk hidup. Dia menyatakan bahwa pada suatu saat atmosfer bumi kaya akan molekul zat seperti Metana (CH₄), Uap air (H₂O), Amonia(NH₂), dan karbon dioksida (CO₂) yang semuanya berbentuk uap. Karena adanya pengaruh energi radiasi sinar kiosmis serta aliran listrik halilintar terjadilah reaksi diantara zat-zat tersebut menghasilkan zat-zat hidup. Teori evolusi Kimia dari Urey tersebut biasa dikenal dengan teori Urey.

Menurut Urey, zat hidup yang pertama kali terbentuk mempunyai susunan menyerupai virus saat ini. Zat hidup tersebut selama berjuta-juta tahun mengalami perkembangan menjadi berbagai jenis makhluk hidup. Menurut Urey, terbentuknya makhluk hidup dari berbagai molekul zat di atmosfer tersebut didukung kondisi sebagai berikut :

Menurut Urey, terbentuknya makhluk hidup dari berbagai molekul zat di atmosfer didukung kondisi sebagai berikut:

·         Tersedia molekul metana, amonia, uap air, dan hidrogen yang sangat banyak di atmosfer bumi

·         Ada bantuan energi yang timbul dari aliran listrik halilintar dan radiasi kosmik yang menyebabkan zat-zat bereaksi membentuk molekul zat yang lebih besar.

·         Terbentuknya zat hidup yang paling sederhana yang susunan kimianaya dapat disamakan dengan susunan kimia virus.

·         Zat hidup yang terbentuk berkembang menjadi sejenis organisme yang lebih kompleks dalam jangka waktu yang lebih lama (berjuta-juta) tahun.

2.      Teori Evolusi Stanley Miller

Miller adalah murid Harold Urey yang juga tertarik terhadap masalah asal usul kehidupan. Didasarkan informasi tentang keadaan planet bumi saat awal terbentuknya, yakni tentang keadaan suhu, gas-gas yang terdapat pada atmosfer waktu itu, dia mendesain model alat laboratorium sederhana yang dapat digunakan untuk membuktikan hipotesis Harold Urey.

Kedalam alat yang diciptakannya, Miller memasukan gas Hidrogen, Metana, Amonia, dan Air. Alat tersebut juaga dipanasi selama seminggu, sehingga gas-gas tersebut dapat bercampur didalamnya. Sebagai pengganti energi aliran listrik halilintar, Miller mengaliri perangkat alat tersebut dengan loncatan listrik bertegangan tinggi. Adanya aliran listrik bertegangan tinggi tersebut menyebabkan gas-gas dalam alat Miller bereaksi membentuk suatu zat baru. Kedalam perangkat juga dilakukan pendingin, sehingga gas-gas hasil reaksi dapat mengembun. Berikut adalah rancangan percobaan Stanley Miller.

Pada akhir minggu, hasil pemeriksaan terhadap air yang tertampung dalam perangkap embun dianalisis secar kosmografi. Ternyata air tersebut mengandung senyawa organic sederhana, seperti asam amino, adenine, dan gula sederhana seperti ribose. Eksperimen Miller ini dicoba beberapa pakar lain, ternyata hasilnya sama. Bial dalam perangkat eksperimen tersebut dimasukkan senyawa fosfat, ternyata zat-zat yang dihasilkan mengandung ATP, yakni suatu senyawa yang berkaitan dengan transfer energi dalam kehidupan. Lembaga cpenelitian lain, dalam penelitiannya menghasilkan senyawa-senyawa nukleotida. Nukleotida adalah suatu senyawa penyusun utama ADN (Asam Deoksiribose Nukleat) dan ARN (Asam Ribose Nukleat), yaitu senaywa khas dalam inti sel yang mengendalikan aktivitas sel dan pewarisan sifat.

Eksperimen Miller dapat memberiakn petunjuk bahwa satuan- satuan kompleks didalam sistem kehidupan seperti Lipida, Karbohidrat, Asam Amino, Protein, Mukleotida dan lain-lainnya dapat terbentuk dalam kondisi abiotik. Teori yang terus berulang kali diuji ini diterima para ilmuwan secara luas. Namun, hingga kini masalah utama tentang asal-usul kehidupan tetap merupakan rahasia alam yang belum terjawab. Hasil yang mereka buktikan barulah mengetahui terbentuknya senyawa organik secara bertahap, yakni dimulai dari bereaksinya gas-gas diatmosfer purba dengan energi listrik halilintar. Selanjutnay semua senyawa tersebut bereaksi membentuk senyawa yang lebih kompleks dan terkurung dilautan. Akhirnay membentuk senyawa yang merupakan komponen sel.

3.      Teori Evolusi Kimia A.I.Oparin

A.I.Oparin adalah orang pertama yang mengemukakan bahwa evolusi zat-zat kimia telah terjadi sebelum kehidupan ini ada. Dalam bukunya “The Origin of Life”, dia mengemukakan bahwa asal mula kehidupan terjadi bersamaan dengan evolusi terbentuknya bumi dan atmosfernya. Atmosfer bumi mula-mula memiliki air, karbondioksida, metana, dan ammonia, namun tidak memiliki oksigen. Dengan adanya panas dari berbagai sumber energi, zat-zat tersebut mengalami serangkaian perubahan menjadi berbagai molekul organic sederhana. Senyawa-senyawa ini membentuk semacam campuran yang kaya akan materi-materi dalam lautan yang masih panas, yang disebut primodial soup. Bahan campuran ini belum merupakan makhluk hidup, tetapi bertingkah laku mirip seperti system biologi. Primodial soup ini melakukan sintesis dan membentuk molekul organic kecil atau monomer.

Dalam kondisi awal bumi seperti di atas Alexander Ivanovich Oparin mengajukan hipotesis, bahwa pada atmosfer purba bumi waktu itu terdapat senyawa air (H₂O), hidrogen (H₂), amonia (NH₃), dan metana (CH₄). Dengan bantuan energi yang ada pada saat itu misalnya energi panas bumi, sinar matahari, sinar ultra violet, sinar kosmis, maupun loncatan petir, menyebabkan bahan-bahan tersebut terurai dan terbentuklah molekul-molekul organik. Molekul organik yang terbentuk terkumpul pada permukaan perairan baik laut, danau, sungai, maupun kolam. Kumpulan bahan organik yang terdapat di perairan tersebut dinamakan sup purba atau sup primordial. Di sinilah diperkirakan tempat kehidupan pertamakali muncul.

Meskipun telah mengajukan hipotesis, tetapi Oparin tetap berpendapat sangat sulit mempertimbangkan mekanisme transformasi molekul organik sebagai benda tak hidup ke benda hidup. Percobaan yang dilakukan A.L. Herrera untuk membuktikan hipotesis Oparin, menghasilkan asam amino dan suatu pigmen. Tetapi seperti halnya Oparin, dia gagal mengkorelasikan pendapatnya dengan masalah asal mula terjadinya kehidupan.

d.      Sikap terhadap Teori Evolusi

Teori evolusi kimia dari Harold Urey kelompok kami menolak dengan tegas. Karena proses pencampuran senyawa organik yang ada di atmosfer seperti metana, amonia, uap air, dan hidrogen akan menghasilkan asam amino. Namun asam amino yang dihasilkan bisa jadi telah terkontaminasi oleh pengaruh lingkungan luar yang berupa suhu dan cuaca ekstrim pada beberapa tahun yang lalu. Sehingga belum tentu asam amino akan menghasilkan suatu organisme, meskipun telah melalui proses evolusi berjuta-juta tahun lamanya.

Teori evolusi kimia dari Stanley Miller dapat diterima sebagian dan ditolak sebagian oleh kelompok kami. Kami menerima teori tersebut karena pada percobaannya telah dilengkapi oleh sebuah alat yang digunakan untuk membuktikan hipotesis dari Harold Urey. Dengan memasukkan gas hidrogen, metana, amonia, dan air, kemudian dipanaskan selama seminggu sehingga gas-gas tersebut dapat bercampur di dalamnya. Kemudian Stanley Miller mengalirinya dengan listrik halilintar yang bertekanan tinggi hingga akhirnya terbentuk senyawa organik. Selama satu minggu di dalam alat tersebut tidak terkontaminasi oleh pengaruh lingkungan luar sehingga senyawa organik yang dihasilkan berupa asam amino, adenin, dan gula sederhana seperti ribose yang jernih. Namun kami menolak pernyataannya bahwa suatu organisme berasal dari asam amino tersebut.. A.I.Oparin

Teori A.I.Oparin tidak jauh berbeda dengan teori- teori yang dilakukan oleh Harold Urey dan Stanley Miller. Kami menolak dengan tegas atas pernyataan yang diajukan oleh A.I.Oparin. A.I.Oparin menyatakan bahwa molekul pembentuk sel hidup (asam amino) berasal dari air, hidrogen, metana, dan amino dengan bantuan energi dari sinar ultra violet, kosmis, dan halilintar. Hasil percobaan tersebut belum bisa kami terima karena asam amino yang dihasilkan merupakan asam amino alam yang belum dibuktikan apakah sama dengan asam amino pada organisme.