Skip navigation

Tag Archives: biologi spekulatif

Sudah 3 tahun nampaknya setelah saya waktu itu ngebuat artikel blog saya yang pertama dan membahas xenobiologi. Oke, kita lihat sedikit…

  1. Artikel pertama saya (dibuat Feb 2013), saya nampaknya masih mendefinisikan xenobiologi sebagai ilmu yang secara spekulatif membahas kemungkinan seperti apa kehidupan yang asing, khususnya di luar angkasa dan sisi alternatif dari evolusi makhluk hidup yang ada. Acuan saya masih sederhana – buku2 Dougal Dixon (After Man, Man After Man, The New Dinosaurs, dan The Future is Wild), artikel2 Prof. Dirk Schulze-Makuch (yang tahun ini baru pensiun)
  2. Artikel kedua saya (dibuat Okt 2014), saya mulai membaca artikelnya Markus (Dr. Markus Schmidt, saya berani manggil nama karena udah pernah ketemuan, kita panggil aja Dr. Schmidt) dan juga mengacu ke beberapa hal yang dibahas di International Conference for Xenobiology (XB1) Genoa. Di sini, selain membahas dengan koridor spekulatif seperti yang pertama, saya menambahkan konsep xenobiologi modern yang berbasis molekuler. Aspek yang juga dibahas adalah kontainmen biologis dengan basis asam nukleat xenobiotika (XNA).

Sekarang, ternyata perkembangan ilmu pengetahuan itu sangat pesat! Sejujurnya sejak 2 tahun lalu itu, saya belajar lebih banyak lagi. Antara saya belajar dari buku Dr. David Darling dan Prof. Dirk Schulze-Makuch, belajar dari jurnal terbaru Dr. Schmidt, Dr. Vitor B. Pinheiro, dan Dr. Phil Holliger… yang beruntungnya saya temui langsung di International Conference for Xenobiology (XB2) Berlin tahun ini!

img_2016

Kebanggaan tahun ini!

Definisi dari Xenobiologi

Selain dengan pendekatan sains, saya juga akan masukkan pendekatan seni. Emang, xenobiologi itu apa??

Menurut Dr. Holliger:

“Creation of biomolecules and ultimately organisms with an expanded chemical repertoire not found elsewhere in nature”

“Pembuatan biomolekul dan secara utuhnya sebuah organisme dengan komponen kimia yang terekspansi dan tidak dapat dijumpai di alam” – komunikasi personal dengan beliau

Sementara di sisi lain,

“Xenobiology is basically an intersection of biology in general, astrobiology, and synthetic or artificial life”

“Xenobiologi pada dasarnya adalah titik temu biologi secara umum, astrobiologi, dan (sistem) kehidupan sintetik atau buatan” – Popa (2010)

Lalu, coba kita cari… xenobiologi itu sendiri adalah kata yang sudah kuno dan beberapa ilmuwan dan ahli sepakat kata itu berubah jadi eksobiologi, lalu astrobiologi. Terus, kok bisa ada biologi sintetik di sini dan astrobiologi? Hubungannya apa??

Oke, di jurnal yang sedang saya susun, saya akan punya definisi saya sendiri:

Xenobiologi adalah ilmu multidisiplin yang membahas kehidupan yang asing secara alami, mencakup kehidupan yang belum pernah kita temui atau masih hipotetikal, dan kehidupan yang asing, berbeda dengan yang alami, tercipta secara sintetik dengan campur tangan manusia

Atau, khusus di blog ini…

Xenobiologi adalah ilmu multidisiplin yang membahas kehidupan yang asing secara alami, mencakup kehidupan yang belum pernah kita temui atau masih hipotetikal, dan kehidupan yang asing, berbeda dengan yang alami, tercipta secara sintetik dengan campur tangan manusia. Definisi hipotetikal merangkul konsep filosofi ‘patafisis (semua fiksi yang diuraikan akan menjadi fakta) untuk makhluk asing dari seluruh multisemesta (multiverse), seluruh kemungkinan alur waktu (timeline), yang belum ditemui di semesta ini di bagian lain ruang angkasa, dan tersembunyi di dalam bumi. Definisi sintetik terletak dari makhluk asing yang tercipta dengan campur tangan manusia dengan bahan2 sintetik, sehingga sangat berbeda dengan makhluk yang ada secara alami

Sebelumnya, saya udah membuat “guideline” dari xenobiologi:

xenobiota-cover-3

Lima aspek xenobiologi

Sebenarnya ini cover dari page Xenobiota, tapi gambar ini bakal sangat membantu. Ehem… jadi ada lima aspek dari xenobiologi, yang sebelumnya saya hanya sebut 2 di artikel sebelumnya, sekarang menjadi:

  1. Kehidupan yang berada di segala kemungkinan multisemesta. Mencakup semua makhluk yang dianggap fiksional, termasuk makhluk mitologi (misal naga), makhluk dalam film (misal Pokemon), dan semacamnya. Konsep “fiksi” dianggap tidak ada dalam ‘patafisika. Kondisi – Spekulatif.
  2. Kehidupan yang berada di segala kemungkinan cabang alur waktu. Bagaimana kemungkinan evolusi makhluk hidup jutaan tahun mendatang? Bagaimana evolusi makhluk hidup jika dinosaurus tidak punah? Kondisi – Spekulatif.
  3. Kehidupan yang berada di dalam semesta ini, di bagian ruang angkasa yang belum terjangkau, dan spekulasi makhluk hidup jika mereka benar2 ada di planet/badan angkasa yang kita kenal. Misal, kehidupan di Mars, Jupiter, dll. Kondisi – Spekulatif, semi nyata (belum ditemukan).
  4. Kehidupan yang saat ini masih tersembunyi dan berada di Bumi. Mengikuti konsep hipotesis “shadow biosphere” yang dicetuskan Dr. Carol. E. Cleland dan Dr. Shirley D. Copley. Kondisi – Semi nyata
  5. Kehidupan sintetik yang memiliki komponen biokimia berbeda dengan organisme alami. Tercipta demikian agar memiliki batas untuk tidak berinteraksi secara genetik dengan organisme alami (biokontainmen). Kondisi – Sintetik.

Banyak juga yak… daripada ribet contoh langsung aja deh!

Xenobiologi – Segala Kemungkinan Kehidupan di Multisemesta (Omnibiota omniversalensis – Life in Alternate Universe)

Konsep yang pertama mencakup semua kemungkinan makhluk hidup di omnisemesta (semua multiversal, secara ruang). Sebut makhluk yang kalian di film, mulai dari Pokemon, Digimon, naga di Game of Thrones, naga di How to Train Your Dragon, dll. Sebagian menyebut mereka makhluk fiktif, yah… padahal dengan jumlah semesta (universe) yang secara teori bisa saja lebih dari satu (multiverse), siapa yang tahu kalo makhluk2 itu ada di semesta lain? Tiap semesta bisa aja punya kondisi konstanta fisika yang berbeda lho. Api yang dingin, gravitasi yang mendorong bukan menarik, pertumbuhan yang kebalik, dll. Cara gampang bayanginnya misal kayak Thor di Marvel Universe, yang dalam mitologi dianggap dewa, ternyata merupakan alien. Secara morfologi dan fisiologi bisa aja mereka berbeda dengan manusia, dan itu yang membuat mereka dianggap dewa. Atau, lihat ilustrasi dari game Portal 2 (Valve) ini:

screen-shot-2016-12-13-at-6-05-43-pm

Bayangkan di multisemesta, ada macam2 bumi karena konstanta fisikanya beda2. Ada bumi yang malam terus, siang terus, yang 90º miring, yang lebih kecil, yang datar, yang bentuknya kayak donat, atau piramida…

screen-shot-2016-12-13-at-6-05-49-pm

…dan masing2 “bumi” itu penghuninya bisa aja bukan manusia, tapi ikan yang pintar, cephalopoda, atau semacamnya (Gambar: Portal 2 – Valve)

Dengan pendekatan xenobiologi yang memungkinkan segala kumungkinan, kita bisa saja menggambar makhluk yang kita kenal sebagai berikut (klik untuk memperbesar – gambar oleh Christopher Stoll):

Xenobiologi – Segala Kemungkinan Perubahan Kehidupan di Sejarah Yang Ada (Alternative timeline)

Apa yang terjadi jika kepunahan dinosaurus 65 juta tahun lalu itu ga pernah terjadi? Apa mungkin mereka mengisi relung ekologis makhluk yang seharusnya ada sekarang? Skenario spekulatif ini sudah pernah digambarkan oleh paleontolog yang nyentrik, Dr. Dougal Dixon di bukunya “The New Dinosaurs”. Bayangin ankilosaurus seperti bison, atau pterosaurus seperti jerapah, kayak gini (klik untuk memperbesar):

 

Selain itu, kira2 bagaimana kehidupan di Bumi 200 juta tahun lagi? Dr. Dixon dan timnya membuat karya lebih ilmiah lagi di buku selanjutnya “The Future is Wild”, seperti ini (klik untuk memperbesar):

Penjabaran xenobiologis ini tidak terbatas segala skenario alternatif, yang bisa aja mengubah alur evolusi makhluk2 ini.

Xenobiologi – Makhluk Yang Mungkin Ada di Angkasa Luar Sana

Xenobiologi sendiri sebelumnya adalah sebuah istilah yang merupakan pendahulu dari astrobiologi, sebelum unsur astrokimia, astrogeologi, dan asal usul kehidupan dimasukkan. Beda dengan astrobiologi yang fokus ke kondisi lingkungan astronomis, xenobiologi fokus ke perkiraan makhluk hidup yang bisa ada di Mars, Europa, Titan, dan lain sebagainya. Saya akan menyertakan konsep makhluk autotrof alternatif selain pengguna cahaya dan kimia, konsep ini dibuat Prof. Dirk Schulze-Makuch dan rekan2nya, sebagai berikut (gambar dibuat ulang oleh saya sendiri, klik untuk memperbesar):

speculative-autotrophs

Termoautotrof (A), osmoautotrof (B), kinetoautotrof (C), dan magnetoautotrof (D)

Di Bumi, kita mengenal dua jenis autotrof: fotoautotrof (organisme yang mensintesis makanannya sendiri dengan cahaya) dan kemoautotrof (dengan kimia). Di planet lain, di mana cahaya dan kimia bukan hal yang dominan, bisa saja sumber lain digunakan seperti panas, gradien osmosis, gerakan, dan medan magnet, seperti gambar di atas.

Xenobiologi – Makhluk Yang Tersembunyi di Bumi

Konsep hipotesis “Shadow biosphere” yang dicetus Cleland and Copley pada tahun 2005 merupakan gambaran bahwa kehidupan asing bisa saja tersembunyi di Bumi, dan makhluk2 tadi belum tentu memiliki proses biokimia yang sama dengan kita. Bagaimana hal ini terjadi? Bisa aja mereka muncul akibat adaptasi lingkungan ekstrim dan proses spesiasi yang mengisolasi mereka secara geografis yang juga ekstrim, sehingga mereka benar2 langka dan tersamarkan. Hipotesis lain adalah kemungkinan adanya proses pembentukan makhluk hidup (biogenesis) yang berbeda secara proses atau waktu dari makhluk hidup yang ada sekarang, yaitu 5 milyar tahun lalu, hipotesis ini bisa disebut “Second Genesis” dan dibahas dalam jurnal buatan Davies dan Lineweaver pada tahun 2005. Proses2 hipotetikal ini memungkinkan untuk melahirkan makhluk2 lebih dari ekstremofil yang kita ketahui.

13876677_1654178768234161_6529910144602858176_n

Ansestral kehidupan kedua di Bumi?

Dulu kita nyaris menemukan organisme seperti ini yaitu mikroba Halomonas strain GFAJ-1 yang sempat dikira memanfaatkan arsenat untuk komponen asam nukleatnya menggantikan fosfat. Namun hal ini terbantahkan karena ternyata GFAJ-1 hanya organisme yang toleran dengan hidup di lingkungan arsenat berlimpah. Kita memiliki banyak organisme ekstremofil di planet ini termasuk Monocercomonoides, organisme eukaryota yang tidak memiliki mitokondria, namun sejauh ini belum ditemukan organisme dengan proses biokimia yang berbeda dengan kita. Tapi, melihat luasnya permukaan Bumi dan dalamnya kerak Bumi, bukan tidak mungkin ada tempat yang kita tidak tahu dan belum terpetakan, dan di sana terdapat kehidupan yang asing. Bahkan dengan definisi ini, makhluk gaib yang berbasis energi seharusnya termasuk kategori ini lho.

Xenobiologi – Makhluk Hidup Sintetik

Ini adalah definisi xenobiologi yang paling maju seperti yang sebelumnya dijelaskan oleh Dr. Holliger, dan disebutkan dalam jurnal Dr. Schmidt di tahun 2010. Xenobiologi yang merupakan level tertinggi dari ilmu biologi rekayasa (di atas rekayasa genetika dan biologi sintetika) ini diciptakan untuk memberi batasan antara makhluk hidup sintetik dan alami. Batasan ini bertujuan agar makhluk hidup sintetik ini tidak “mencemari” keragaman genetika organisme natural, dan pemisahan ini dilakukan dengan merekayasa asam nukleat xenobiotika (XNA) yang memisahkan mereka dari sistem alami DNA-RNA (Schmidt dan de Lorenzo, 2016; Torres et al., 2016) .

Screen Shot 2014-10-16 at 10.36.24 PM

Asam nukleat berbasis treosa (TNA) dan heksosa (HNA), contoh jenis XNA (Schmidt, 2010)

Selain itu, yang saya baca, organisme sintetik ini bisa dirancang untuk menghasilkan produk yang tidak disintesis makhluk hidup alami, misalnya integrasi basa nukleotida baru untuk introduksi asam amino baru, hingga introduksi jalur metabolisme baru seperti siklus Calvin ke mikroba seperti E. coli (dipaparkan Dr. Niv Antonovsky dari Weizmann Institute di XB2), dan mengubah siklus Calvin agar lebih efisien dalam mengikat karbon (Dr. Tobias Erb dan Dr. Anton Bar-Even dari Max Planck Institute di XB2).

Perkembangan sejauh ini, mereka masih terus melakukan pengujian, dan dipaparkan Dr. Vitor Pinheiro bahwa beliau dan tim nya termasuk kolaborasi dengan Dr. Phil Holliger akan menguji coba XNA ke makhluk hidup atau secara in vivo.

Saya sendiri dengan pacar saya, Ghea, dan dua dosen saya di Åbo Akademi University saat ini sedang membuat paper terkait xenobiologi, khususnya tentang XNA. Dalam setahun ke depan, kemungkinan saya juga akan membuat lagi. Menuju prakiraan XB3 tahun 2018, saya akan membawa 3 publikasi xenobiologi terkait XNA. Tentang apa itu? Tunggu aja tanggal mainnya 🙂

Membahas xenobiologi memang membuat kita menembus batas atau zona abu2 yang menghubungkan sains dengan seni sebagai data spekulatif. Empat dari lima komponen xenobiologi sendiri yang saya sebutkan (selain yang sintetik) merupakan biologi spekulatif semua. Tapi semua yang spekulatif ini sebenarnya akan menjadi nyata jika kita benar2 menemukan alien di luar sana dan menelitinya secara langsung.

“Omne possibile exegit existere”

“Semua hal yang mungkin menunggu untuk menjadi nyata” – Gottfried Wilhelm Leibniz dalam de Veritatibus Primis (1686), ungkapan yang menjadi motto XB2 Berlin

-AW-

Bibiografi:

Ambrogelly, A., Palioura, S. and Söll, D., 2007. Natural expansion of the genetic code. Nature chemical biology, 3(1), pp.29-35.

Antonovsky, N., Gleizer, S., Noor, E., Zohar, Y., Herz, E., Barenholz, U., Zelcbuch, L., Amram, S., Wides, A., Tepper, N., Davidi, D., Bar-On, Y., Bareia, T., Wemick, D.G., Shani, I., Malitsky, S., Jona, G., Bar-Even, A., and Milo, R., 2016. Sugar Synthesis from CO2 in Escherichia coli. Cell, 166(1), pp.115-125.

Cleland, C.E. and Copley, S.D., 2005. The possibility of alternative microbial life on Earth. International Journal of Astrobiology, 4(3-4), pp.165-173.

Darling, D. and Schulze-Makuch, D., 2016. The Extraterrestrial Encyclopedia. First Edition Design Publishing, New York.

Davies, P.C. and Lineweaver, C.H., 2005. Finding a second sample of life on Earth. Astrobiology, 5(2), pp.154-163.

Erb, T.J., Kiefer, P., Hattendorf, B., Günther, D. and Vorholt, J.A., 2012. GFAJ-1 is an arsenate-resistant, phosphate-dependent organism. Science,337(6093), pp.467-470.

Impey, C., 2011. The living cosmos: our search for life in the universe. Cambridge University Press, pp.189.

Karnkowska, A., Vacek, V., Zubáčová, Z., Treitli, S.C., Petrželková, R., Eme, L., Novák, L., Žárský, V., Barlow, L.D., Herman, E.K. and Soukal, P., 2016. A eukaryote without a mitochondrial organelle. Current Biology, 26(10), pp.1274-1284.

Kim, J.I. and Cox, M.M., 2002. The RecA proteins of Deinococcus radiodurans and Escherichia coli promote DNA strand exchange via inverse pathways. Proceedings of the National Academy of Sciences, 99(12), pp.7917-7921.

Lodders, K. 2010. Exoplanet Chemistry. In: Barnes, R. ed., 2010. Formation and evolution of exoplanets. Glasgow, John Wiley & Sons, pp.169.

Malyshev, D.A., Dhami, K., Lavergne, T., Chen, T., Dai, N., Foster, J.M., Corrêa, I.R. and Romesberg, F.E., 2014. A semi-synthetic organism with an expanded genetic alphabet. Nature, 509(7500), pp.385-388.

Mix, L.J., 2009. Life in Space: Astrobiology for Everyone. Harvard University Press, pp.4-5.

Muller, A.W. and Schulze-Makuch, D., 2006. Thermal energy and the origin of life. Origins of Life and Evolution of Biospheres, 36(2), pp.177-189.

Pinheiro, V.B., Taylor, A.I., Cozens, C., Abramov, M., Renders, M., Zhang, S., Chaput, J.C., Wengel, J., Peak-Chew, S.Y., McLaughlin, S.H. and Herdewijn, P., 2012. Synthetic genetic polymers capable of heredity and evolution. Science, 336(6079), pp.341-344.

Popa, R., 2010. Necessity, futility and the possibility of defining life are all embedded in its origin as a punctuated-gradualism. Origins of Life and Evolution of Biospheres, 40(2), pp.183-190.

Reaves, M.L., Sinha, S., Rabinowitz, J.D., Kruglyak, L. and Redfield, R.J., 2012. Absence of detectable arsenate in DNA from arsenate-grown GFAJ-1 cells. Science, 337(6093), pp.470-473.

Sagan, C. and Salpeter, E.E., 1976. Particles, environments, and possible ecologies in the Jovian atmosphere. The Astrophysical Journal Supplement Series, 32, pp.737-755.

Schmidt, M., 2010. Xenobiology: a new form of life as the ultimate biosafety tool. Bioessays, 32(4), pp.322-331.

Schmidt, M. and de Lorenzo, V., 2016. Synthetic bugs on the loose: containment options for deeply engineered (micro) organisms. Current opinion in biotechnology38, pp.90-96.

Schmitt-Kopplin, P., Gabelica, Z., Gougeon, R.D., Fekete, A., Kanawati, B., Harir, M., Gebefuegi, I., Eckel, G. and Hertkorn, N., 2010. High molecular diversity of extraterrestrial organic matter in Murchison meteorite revealed 40 years after its fall. Proceedings of the National Academy of Sciences,107(7), pp.2763-2768.

Schulze-Makuch, D. and Irwin, L.N., 2002. Energy cycling and hypothetical organisms in Europa’s ocean. Astrobiology, 2(1), pp.105-121.

Schulze-Makuch, D. and Irwin, L.N., 2008. Life in the universe: expectations and constraints. Springer Science & Business Media.

Stoeckenius, W., 1981. Walsby’s square bacterium: fine structure of an orthogonal procaryote. Journal of bacteriology, 148(1), pp.352-360

Taylor, A.I. and Holliger, P., 2015. Directed evolution of artificial enzymes (XNAzymes) from diverse repertoires of synthetic genetic polymers. Nature Protocols, 10(10), pp.1625-1642.

Taylor, A.I., Pinheiro, V.B., Smola, M.J., Morgunov, A.S., Peak-Chew, S., Cozens, C., Weeks, K.M., Herdewijn, P. and Holliger, P., 2015. Catalysts from synthetic genetic polymers. Nature, 518(7539), pp.427-430.

Torres, L., Krüger, A., Csibra, E., Gianni, E. and Pinheiro, V.B., 2016. Synthetic biology approaches to biological containment: pre-emptively tackling potential risks. Essays in Biochemistry60(4), pp.393-410.

Ward, P., and Brownlee D., 2000. Rare Earth: Why Complex Life is Uncommon in the Universe. Copernicus Book, New York.

Wolfe-Simon, F., Blum, J.S., Kulp, T.R., Gordon, G.W., Hoeft, S.E., Pett-Ridge, J., Stolz, J.F., Webb, S.M., Weber, P.K., Davies, P.C. and Anbar, A.D., 2011. A bacterium that can grow by using arsenic instead of phosphorus. Science, 332(6034), pp.1163-1166.

Bunny Eats Design

Happy things, tasty food and good design

Cooking in the Archives

Updating Early Modern Recipes (1600-1800) in a Modern Kitchen

sapereaude

Go ahead Universe, ping-pong Me as You please..

Jurnal Amdela

Saya menulis, maka Saya ada.

Mawi Wijna on WordPress

Just another Wijna's weblog

ARief's

just one of my ways to make history

mechacurious

curiosity on mechanical stuff, hobbies, and some more...

TOPGAN ORGANIZATION

TOPGAN organisasi yang turut membangun bangsa

ramdhinidwita

Please Correct Me If I am Wrong

Ganarfirmannanda's Blog

Just another WordPress.com weblog

My Life in Europe

because studying abroad isn't always about studying.

Silent Servant's Notes

Short Way to Serve Well

The Strangeman

Melihat Dunia Lewat Kacamata Pijar Riza Anugerah

Being Slaved by Figures

one figure at a time

the bakeshop

bread hunter + cycling + travelling + urban ecology + architecture + design

Catatan Perjalanan Sang Bayu

I know who I am. I know what I want. What about you?

Hari Prasetyo's Blog

Just super stories of my life