Fisika Asal Mula dan Evolusi Kehidupan

Dua pertanyaan tentang kehidupan

Kehidupan merupakan misteri terbesar sekaligus sesuatu paling seksi untuk dipelajari bagi sebagian orang baik dari sisi Agama maupun Sains. Dari sekian banyak topik tentang kehidupan, terdapat 2 pertanyaan pokok yang selalu menjadi primadona. Kedua pertanyaan itu adalah  “Dari Mana Kehidupan Berasal?” dan pertanyaan “Akan Ke mana Kehidupan Beranjak?”. Pertanyaan pertama terkait dengan asal mula kehidupan, sedangkan pertanyaan kedua merupakan sebuah pertanyaan terkait Evolusi Kehidupan. Evolusi yang dimaksud bukan sekedar evolusi dalam arti sempit seperti yang selama ini banyak orang memahami sebagai cerita tentang seekor kera yang seiring berjalannya waktu berubah menjadi manusia. Evolusi yang dimaksud merupakan sebuah perubahan sedikit demi sedikit dari entitas kehidupan dengan struktur sederhana menjadi kian kompleks dan terus merekonstruksi dan menreplikasi menjadi struktur yang lebih stabil dan kompleks untuk tujuan tertentu. Pertanyaan “Akan ke mana Kehidupan Beranjak?” yang saya artikan di sini pada dasarnya merupakan sebuah pertanyaan tentang arah perubahan kehidupan.

Jawaban dari kedua pertanyaan “Dari Mana Kehidupan Berasal?” dan “Akan ke mana Kehidupan Beranjak” telah diberikan kepada kita sejak dulu baik dari Agama maupun Sains. Dari sisi Agama, kehidupan merupakan salah satu mahakarya ciptaan Tuhan. Dalam tulisan ini saya tidak akan membahas teori-teori penciptaan kehidupan dari sisi Agama, meskipun tidak kalah menarik, namun teori tersebut mungkin akan coba saya bahas dan diskusikan di tulisan lain.

Yang ingin saya tulis dan diskusikan di sini adalah jawaban dari sisi Sains, yang saya rasa beberapa pembaca telah membaca bahkan belajar beberapa teori tersebut, namun  sebuah ide berani dan kontroversial dari Jeremy England tampaknya akan membawa teori penciptaan tersebut ke level selanjutnya, menuju arah yang semakin menarik. Mungkin akan menjadi salah satu keping Puzzle penting dalam kisah pencarian manusia akan jawaban dari pertanyaan “Dari Mana Kehidupan Berasal?” & “Akan ke mana Kehidupan Beranjak?”.  Ide kontroversial dari England tersebut juga di ulas oleh Dan Brown dalam novel terbarunya yang berjudul Origin. Sebenarnya dari novel inilah tercetus ide untuk menelusuri dan membahas topik ini dalam tulisan dalam sebuah tulisan blog.

Bagi para pembaca yang belum dan ingin membaca novel Origin dan tidak ingin mendapatkan spoiler saya sarankan untuk tidak melanjutkan membaca posting ini karena ide utama yang menjadi pusat cerita dalam novel tersebut akan saya ulas.

Asal Mula dan evolusi Kehidupan

kedua pertanyaan tentang “Dari Mana Kehidupan Berasal?” dan “Akan Ke mana Kehidupan Beranjak”  dapat kita singkat menjadi ‘Asal Mula dan Evolusi Kehidupan”. Beberapa kali kita telah diajari di sekolah sebuah teori dari Alexander Ivanovich Oparin yang mengutarakan sebuah ide tentang kehidupan yang berasal dari molekul berbasis karbon dalam sebuah Sup Primordial yang mengalami evolusi membentuk struktur yang semakin kompleks dan kemudian akan membentuk kehidupan sederhana. Ide ini pernah disimulasikan oleh dua orang ahli biokimia yang bernama Stanley Miller dan Harold Urey. Sebuah simulasi yang kemudian disebut sebagai Percobaan Miler Urey ini mendemonstrasikan bahwa beberapa komponen organik dapat terbentuk secara spontan dalam lingkungan awal pembentukan Bumi. Meskipun berhasil terbentuk secara spontan beberapa bahan organik asam amino dari bahan anorganik dasar dalam percobaan ini, Namun pada nyatanya hal tersebut belum membuktikan secara meyakinkan teori munculnya kehidupan dari bahan anorganik yang diutarakan oleh Oparin. Banyak pihak yang menyangsikan ide tersebut dan menyebutkan bahwa ide tersebut memiliki kemungkinan yang sama dengan pembentukan sebuah Jumbo Jet dari bahan-dasarnya secara spontan oleh sebuah tornado.

Harus diakui bahwa peristiwa yang sangat acak tentunya memiliki peluang yang sangat kecil untuk membentuk sebuah struktur yang sangat kompleks seperti kehidupan. Kalaupun benar terbentuk secara kebetulan, akan menjadi sebuah pekerjaan berat dan penuh ketidakpastian untuk mereplikasi kejadian tersebut demi kemudian membentuk struktur-struktur yang hyper kompleks seperti Tanaman, Hewan dan tentunya Manusia.

Untuk meningkatkan peluang tersebut diperlukan kepingan puzzle yang membentuk semacam panduan umum yang memungkinkan  terjadinya kemunculan struktur kompleks yang membentuk kehidupan dan panduan umum ini harus terus sustain agar dapat terus membimbing struktur partikel tersebut berevolusi menjadi struktur kehidupan yang lebih kompleks. Panduan umum tersebut dapat juga dikatakan sebagai “Aturan dasar yang mengatur asal mula dan evolusi kehidupan”.

Aturan dasar fisika pengatur Asal Mula dan evolusi Kehidupan

Dari kacamata Fisika, terdapat perbedaan mendasar antara struktur karbon yang dibentuk kehidupan dengan struktur karbon yang hanya berbentuk bongkahan tak hidup. Perbedaan mendasar tersebut adalah kemampuan yang lebih baik dalam menangkap energi dari lingkungan dan kemudian mendisipasikan (menyebarkan) energi tersebut dalam bentuk panas kembali ke lingkungan. Jeremy England dari MIT mengajukan sebuah model statistik yang pada dasarnya menggambarkan kemampuan spesial makhluk hidup tersebut. Model statistik yang dikembangkan oleh England menggunakan Hukum ke II Termodinamika sebagai dasar logika dan perhitungannya. Hukum ke II Termodinamika  sering disebut juga hukum peningkatan Entropi atau “Arrow of Time”.  Menurut hukum peningkatan Entropi, energi memiliki kecenderungan untuk tersebar seiring dengan berjalannya waktu. Dalam kehidupan sehari hari, hukum ini dapat dianalogikan sebagai sebuah penyebaran gas ke seluruh ruangan, kopi panas yang mendingin atau bisa juga sebuah telur yang pecah. Berdasarkan hukum Arrow of Time tersebut, Gas tidak akan menyusut kembali secara spontan, begitu juga dengan kopi yang telah dingin tidak akan kembali memanas dengan tiba-tiba serta telur yang tidak akan kembali utuh kembali setelah pecah karena semua hal itu menentang hukum Arrow of Time. Hukum ini menggambarkan sebuah realitas bahwa ada lebih banyaknya cara mendisipasikan energi daripada mengkonsentrasikan energi.

Model statistik yang dibangun oleh England menggambarkan suatu kondisi sejumlah atom yang akan secara perlahan merekonstruksi dirinya sendiri untuk meningkatkan jumlah energi yang didisipasikan ketika terpapar energi eksternal seperti radiasi matahari maupun bahan bakar kimiawi dan berada dalam lingkungan panas seperti kondisi atmosfer ataupun lautan pada awal pembentukan bumi. Hal ini berarti dalam kondisi tertentu, suatu kumpulan materi akan cenderung mengakuisisi atribut fisik kunci yang terkait dengan kehidupan baik struktur maupun komponen komponennya karena meningkatkan kemampuan kemampuan struktur dalam mendisipasikan energi dibandingkan opsi bentuk struktur lain dengan kemampuan disipasi energi yang kecil. Dengan kata lain Hukum peningkatan Entropi dapat mengarahkan (mengatur) potongan acak materi menjadi struktur yang stabil, Struktur kehidupan yang teratur. Hal ini dapat dijelaskan dengan baik oleh David Kaplan dalam sebuah videonya yang diunggah di Chanel Youtubenya.

Hukum peningkatan Entropi ini bisa jadi merupakan salah satu kepingan puzzle untuk membantu Sains memasuki babak selanjutnya dalam pengungkapan asal mula dan evolusi kehidupan. Hukum ini menjelaskan alasan materi acak merekonstruksi dan mereplikasi dirinya sendiri hingga membentuk struktur yang kompleks dan stabil karena struktur tersebut memiliki potensi untuk mendisipasikan energi lebih baik dibanding struktur acak lainnya.

Ide Jeremi England tersebut masih terus diteliti oleh Jeremi England dan koleganya dan didiskusikan, masih jauh dari kata sempurna. Meskipun demikian ide ini telah berhasil memicu kontroversi di kalangan koleganya, ada beberapa yang menganggapnya sebagai suatu ide yang lemah ada pula yang menganggap ide tersebut sebagai suatu terobosan penting setelah teori Evolusi oleh Darwin.

Menurut England, Ide yang diajukannya ini dimaksudkan untuk menjadi sebuah dasar dan tidak untuk menggantikan teori evolusi sebagai produk seleksi alam yang diajukan oleh Darwin. Ide ini memberikan penjelasan yang baik tentang kehidupan pada level Gen dan Populasi. Evolusi Darwin dapat disebut sebagai kasus-kusus dalam sebuah fenomena yang lebih umum yakni suatu proses rekonstruksi dan replikasi menuju struktur kehidupan yang lebih baik dalam mendisipasikan energi.

Jawaban Asal Mula dan evolusi Kehidupan

Berdasarkan ide yang diajukan England tersebut, Asal Mula dan Evolusi Kehidupan dapat dijelaskan sebagai suatu cerita tentang Kehidupan yang berasal dari sekumpulan materi anorganik yang dalam kondisi tertentu dan di picu oleh paparan energi dari luar yang kemudian membentuk struktur yang lebih kompleks dan lebih baik dalam mendisipasikan energi karena pengaruh dari Hukum Peningkatan Entropi. Proses Rekonstruksi dan Replikasi ini berlangsung terus-menerus pada waktu yang lama dan kemudian cenderung mengakuisisi atribut fisik kunci yang terkait dengan kehidupan baik struktur maupun komponen komponennya. Kehidupan pun muncul dan terus berubah secara perlahan (berevolusi) menjadi bentuk kehidupan yang semakin kompleks dan mampu mendisipasikan energi lebih banyak lagi seperti bentuk-bentuk kehidupan saat ini baik Tumbuhan, Hewan maupun Manusia. Prosen rekonstruksi dan replikasi ini masih dan akan terus berlangsung dalam sebuah sistem terbuka dan mengarah ke bentuk Populasi makhluk hidup yang memiliki struktur lebih baik dalam hal konsumsi dan pendisipasian energi.

Proses rekonstruksi dan replikasi ke arah struktur yang lebih baik dalam mendisipasikan energi ini terus mengubah kehidupan cerdas seperti manusia cenderung mengakuisisi materim-materi disekitarnya untuk semakin meningkatkan konsumsi dan disipasii energinya. Hal inilah yang memicu manusia menciptakan mesin uap menuju revolusi Industri, kemudian tekhnologi berkembang terus kearah yang sama dengan kehidupan yakni struktur yang lebih baik lagi dalam mendisiasikan energi hingga saat ini munculah tekhnologi digital seperti Komputer, Mesin Jet, smartphone, bahkan berbagai senjata pemusnah masal, Nuklir yang tentunya mampu membawa estafet pendisipasian energi kearah yang lebih tinggi lagi.

yang menjadi pertanyaan terakhir adalah “Ke mana kehidupan di bumi ini akan beranjak setelah ini?”

Setidaknya ada tiga kemungkinan yang terpikirkan oleh saya. Kemungkinan pertama adalah pencapaian kondisi Equilibrium sesaat pada sistem biosfer kita karena perang Nuklir. Saya harap ini tidak terjadi. Dan kemungkinan ke dua adalah terciptanya sebuah Utopia yang terus mewariskan peran dalam estafet peningkatan kemampuan disipasi energi oleh kehidupan ke fase struktur makhluk hidup berikutnya. Sebuah fase di mana batas antara Manusia dengan tekhnologi ciptaannya semakin terhapus dan menggerakkannya beranjak dari Homo Sapiens menuju Homo Deus. Dan kemungkinan ketiga saya sisakan untuk hal diluar kedua kemungkinan tersebut. Saya sisakan untuk kehidupan mencari jalannya sendiri menuju arah yang ia inginkan. Karena kehidupan akan menemukan jalannya sendiri.

Referensi:

Wolchover, Natalie. 2016. A New Physics Theory of Life. Link. diakses tanggal 19 Mei 2018.
Jeremi L. England. 2013. Statistical Physics of Self-Replication. Link. diakses tanggal 19 Mei 2018.Dan Brown. 2017. Origin. Link Goodreads

Salam hangat dari saya,

Dewa Putu AM