Spesies manusia (Homo sapiens): entitas dinamis dari kombinasi atom dalam siklus materi yang kekal di alam semesta

Source of picture: earthlymission.com

Oleh: Arsel Arianto Pau Riwu

 

Saya membuat tulisan ini sebagai bagian dari upaya sederhana mengoleksi kesadaran tentang siapa manusia dalam alam semesta ini dan potongan cerita dibalik eksistensinya. Pertanyaan tentang apa itu manusia dan pertanyaan turunan lainnya seringkali hadir, karena manusia memang diberikan kemampuan untuk memiliki kesadaran dan pemaknaan terhadap masa lampau, sekarang dan masa yang akan datang. Kesadaran terhadap ruang, waktu dan pemaknaan dengan spektrum yang luas dan tajam menjadi salah satu perbedaan antara spesies manusia (Homo sapiens) dengan spesies lain dari kerajaan hewan (Animalia). Dalam sejarah manusia, beberapa disiplin ilmu telah mencoba hadir untuk menjawab pertanyaan terkait eksistensi manusia, diantaranya ialah sains empiris seperti biologi dan kimia hingga bidang lain seperti psikologi dan theologia. Dalam tulisan ini saya ingin secara umum melihat manusia sebagai bagian dari alam semesta dari prespektif sains empiris.

 

1.      Materi dan alam semesta dalam kekekalan

Definisi alam semesta yang saya maksudkan akan diletakan pada pemahaman umum sebagai sebuah totalitas dari segala sesuatu yang eksis, termasuk semua materi fisik, energi, planet, bintang, galaksi serta ruang intergalaksi dan waktu. Sementara materi ialah segala objek yang memiliki massa dan volume. Alam semesta dari prespektif sebagai materi mikroskopik tersusun atas partikel fundamental yang dikenal dan diterima hingga saat ini dalam sains sebagai partikel atom. Atom-atom yang menyusun alam semesta terbagi atas 188 unsur yang hingga saat ini diketahui dan dideteksi oleh manusia. Secara umum dan alamiah, untuk mencapai tingkat kestabilan tertentu atom akan terkombinasi satu sama lain dalam keteraturan hukum alam melalui ikatan kimia membentuk molekul (gaya intramolekul). Selanjutnya molekul satu dan yang lain dapat menyusun molekul yang lebih besar melalui ikatan kimia atau melalui gaya intermolekuler. Kombinasi molekul akan menjadi penyusun materi yang lebih besar dengan berbagai variasi sifat kimia dan fisika yang dapat dideteksi oleh bioreseptor manusia. Sebagai contoh, dua mol atom Hidrogen dengan satu mol atom Oksigen terkombinasi melalui ikatan kovalen tunggal membentuk satu mol molekul H₂O dengan geometri yang tidak linear (planar bentuk V). Penjelasan ini secara sederhana belum cukup untuk menjelaskan eksistensi satu tetes air yang ada di alam. Jutaan molekul H₂O akan saling berinteraksi satu sama lain melalui gaya intermolekul seperti ikatan Hidrogen untuk membentuk suatu kumpulan atau tetesan air yang cukup dilihat dan dideteksi oleh indera manusia.

 

Dalam penjelasan dan interpretasi terkini dari bidang Astronomi mengindikasikan bahwa usia alam semesta adalah 13,75 ± 0,17 miliar tahun, dengan diameter alam semesta yang bisa terobservasi hingga saat ini sekitar 93 miliar tahun cahaya atau 8,8 x 10²⁶ meter. Teori yang dipakai untuk menjelaskan hal yang berhubungan dengan aspek materi alam semesta ialah bahwa pada sekitar 13,75 miliar tahun lalu, zat, energi, waktu, dan ruang tercipta setelah peristiwa yang dikenal sebagai Ledakan Besar (Big Bang). Dalam teori ini semua materi, waktu, ruang dan energi berasal dari satu keterpaduan (singularitas) dengan kepadatan yang tinggi. Singularitas tersebut kemudian berkembang dalam “ledakan” besar atau inflasi sehingga melalui kondensasi membentuk alam semesta seperti planet, bintang dan galaksi. Hingga saat ini ekspansi dari ruang dan waktu yang menjadi salah satu pendukung teori Big bang, masih menjadi salah satu kajian yang menarik untuk dilakukan oleh para ilmuwan. Hal yang menarik tentang keabadian yang dinamis dari alam semesta ialah bahwa planet, bintang dan benda lainnya pada skala makroskopik akan memiliki siklus pembentukan dan penyusunan ulang (penghancuran) dalam periode tertentu. Akan tetapi esensi materi sendiri sebagai atom akan tetap eksis sebagai entitas dinamis yang abadi. Mengutip apa yang disampaikan oleh seorang kosmolog dan ahli fisika teoritis London yaitu Stephen Hawking dengan proposalnya bahwa ruang, waktu dan meteri tidak memiliki batas atau tidak memiliki titik awal dan titik akhir, maka dapat dipahami bahwa alam semesta ini termasuk manusia dari prespektif materi adalah juga bagian dari elemen yang memiliki keabadian.

 

Dalam kajian ilmu Kimia, materi adalah kekal dan abadi sebagai patikel atom dimana materi hanya akan mengalami transformasi yang dinamis dari suatu bentuk kombinasi pada skala mikroskopik menjadi bentuk yang lain. Hal ini secara saintifik dikaji dan dikenal dalam Hukum kekekalan massa yang dikemukakan oleh Antonie Laurent Lavoisier pada tahun 1770an. Sebagai kumpulan materi, alam semesta termasuk partikel fundamental penyusun tubuh manusia juga adalah kekal/abadi, dimana tidak diciptakan dan juga tidak dapat dimusnahkan. Materi hanya akan mengalami transformasi pada elemen yang paling fundamental yaitu dalam skala kombinasi atom dan molekul (reaksi kimia) atau perubahan pada partikel sub atomik inti (reaksi nuklir). Sebagai contohnya, saya ingin mengajak pembaca berimajinasi, ketika tubuh manusia dibakar dalam pembakaran sistem tertutup yang tidak memungkinkan materi bahkan pada skala atom untuk keluar dan masuk dari system pembakaran ke lingkungan, maka akan ditemukan bahwa massa tubuh yang ditimbang sebelum pembakaran sama dengan massa total komponen setelah pembakaran seperti karbon dan mineral (abu). Hal ini dapat terjadi dengan catatan system pebakaran ialah system tertutup ideal yang tidak memungkinkan gas seperti CO₂ dari hasil pembakaran senyawa karbon penyusun tubuh keluar ke udara.

 

2.      Manusia sebagai materi dalam siklus materi yang abadi

 

Tubuh manusia sebagai susunan unit struktural dan fungsional dari sel, tersusun atas jutaan atom dari sekitar 60 jenis unsur. Unsur-unsur utama yang menyusun massa tubuh manusia sekitar lebih dari 96% ialah ialah Oksigen (±65%), Karbon (±20%), Hidrogen (±10%), Nitrogen (±3%), Kalsium (±1,5%) dan Fosfor (±1 %). Unsur-unsur ini hadir dalam bentuk mineral, molekul dan makromolekul dalam tubuh seperti air (62%), protein (16%), lemak (16%), mineral (6%) dan karbohidrat (1%). Unsur Oksigen dan Hidrogen umumnya berada dalam molekul air, karbohidrat dan protein. Unsur Karbon dengan keunikan empat valensi umumnya hadir dalam bentuk karbohidrat maupun protein dalam sel, enzim dan biomatriks tubuh lainya. Kemampuan karbon untuk membentuk ikatan kovalen dengan empat valensi menyebabkan unsur ini dapat membentuk rantai makromolekul yang panjang. Selain itu, entalpi ikatan antara atom karbon relatif moderat (ikatan tunggal ±400 kJ/mol), sehingga ikatan ini lebih dinamis untuk mengalami perubahan/perombakan dalam sistem biologis tubuh. Unsur Nitrogen umumnya hadir dalam asama amino yang menyusun protein dan asam nukleat yang menyusun materi genetik dalam sel seperti deoxyribonucleic acid (DNA). Kalsium merupakan mineral umum yang terdapat dalam tulang dan gigi. Kalsium juga sangat berperan penting dalam kontraksi otot dan regulasi protein dalam tubuh. Tulang manusia akan membebeaskan ion-ion kalsium jika tidak tercukupi oleh kalsium dari bahan makanan sehingga berpotensi menyebabkan terjadinya osteoporosis. Fosfor umumnya terdapat dalam tulang tetapi juga dalam molekul Adenosin tripospat yang berperan dalam metabolisme tubuh.

 

Dengan memperhatikan komposisi dari tubuh manusia, maka salah satu pertanyaan logis yang muncul ialah darimana dan bagaimana asalnya atom penyusun tubuh manusia ?, jawaban atas pertanyaan ini tidaklah mudah dan sederhana. namun pendekatan sains telah memberikan kesempatan kepada manusia untuk memahami lebih jauh dan menjawab pertanyaan ini. Atom penyusun tubuh manusia berasal dari alam semesta dan sama dengan atom unsur yang menyusun benda seperti bintang dan planet. Hal ini sebenarnya adalah pengetahuan umum dimana tubuh manusia tersusun atas atom yang masuk melalui bahan makanan dan minuman yang ada di planet bumi. Manusia bisa mengalami pertumbuhan dari proses awal pembuahan sel telur oleh sel sperma hingga menjadi manusia dewasa dan meninggal karena melalui proses pembelahan atau duplikasi sel dalam tubuh. Proses ini membutuhkan input dan perubahan yang dinamis dari materi berupa karbohidrat, protein, lemak, mineral, air, oksigen dan zat lainnya. Sebagai contoh, tubuh manusia tersusun atas lebih dari 60% berupa air dengan kandungan atom unsur Hidrogen dan Oksigen. Unsur Hidrogen ialah unsur yang paling sederhana dengan satu atomnya hanya mengandung satu proton dan satu elektron. Atom unsur Hidrogen ini memiliki diameter 2,4 Å (2,4 x 10^–10 m) dengan kelimpahan yang tinggi mencapai lebih dari 75% dari massa alam semesta. Jika ditelusuri dari lebih jauh, atom unsur Hidrogen sudah ada bahkan sebelum Big Bang. Dua inti hydrogen yang mengalami reaksi fusi (reaksi termonuklir) akan membentuk atom Helium. Reksi ini adalah proses yang umum dalam inti bintang seperti yang terjadi pada matahari. Atom unsur lainnya yang lebih berat dari Hidrogen seperti Oksigen dapat terbentuk melalui reaksi fusi (penggabungan inti atom). Reaksi inti ini sangat berperan dalam siklus dari bintang dan materi dimana bintang yang kehabisan bahan bakar akan menjadi supernova yang meledak dan menyebarkan seluruh elemen penyusunnya, membentuk planet-planet dan benda angkasa lainnya.

 

Di planet Bumi terbentuk “kehidupan” termasuk tubuh manusia dari susunan atom yang berasal dari keadaan awal sebelum big bang. Jadi fakta menunjukkan bahwa segala materi yang ada di bumi berasal dari bintang yang meledak sama halnya dengan asal atom dalam tubuh manusia. Pada awal pembentukan kehidupan, atom-atom seperti Karbon, Oksigen, Nitrogen dan Hidrogen terkombinasi satu sama lain menjadi moelekul organic dan makromolekul seperti protein dan karbohidrat yang selanjutnya hadir dalam makluk uniseluler. Makluk uniseluler seperti bakteri, jamur, dan beberapa jenis Protista inilah yang berkembang dalam proses evolusi yang kompleks, dengan rantai perubahan yang panjang menjadi makluk multiseluler seperti hewan (animalia) yang mana didalamnya termasuk manusia. Manusia sebagai individu yang utuh mengambil atom-atom untuk menyusun tubuhnya dari bahan makanan dan minuman seperti tumbuhan, hewan dan air. Selain itu manusia juga mengambil atom oksigen langsung dari atmosfer kedalam tubuh untuk dipakai dalam proses respirasi dan metabolisme sel. Dapat dikatakan bahwa keseluruhan tubuh manusia dapat membangun tubuhnya sendiri melalui interaksi materi dari alam semesta.

 

Atom-atom yang terdapat dalam tubuh manusia akan tetap menjadi bagian dari planet bumi dengan kuantitas yang sama ketika manusia telah mati. Atom-atom tersebut akan tetap berada dalam siklus materi yang tiada akhir (abadi). Hal yang berbeda ialah susunan molekul dan sel yang akan berganti dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Sebagai contoh, atom seperti karbon, hydrogen dan oksigen dalam tubuh akan menjadi penyusun belatung ketika manusia mati, atau menjadi unsur hara dalam tanah yang akan diserap tumbuhan atau akan menjadi gas seperti CO₂ yang naik ke udara. Implikasi dari dasar pemikiran bahwa manusia dan alam semesta ialah materi ialah bahwa manusia dan alam bukanlah entitas yang statis melainkan merupakan entitas dinamis. Dinamis dalam prespektif adanya proses penyusunan ulang materi-fundamental seperti atom dan molekul penyusun materi

 Salam...

References:

Padikal,  T .    N .,  and  Fivozinsky, S .    P .,  Medical  Physics Data  Book, National  Bureau of Standards  Handbook  138,  U .    S .    Government Printing Office, Washington, DC, 1981.

 

Snyde, W .   S .,  et al .,  Reference Man:  Anatomical,  Physiological, and Metabolic Characteristics, Pergamon, New York, 1975 .

 

https://www.washingtonpost.com/news/speaking-of-science/wp/2016/12/27/dear-science-could-my-body-include-an-atom-from-shakespeare/?noredirect=on&utm_term=.1a08334ba0a5

 

https://astronomy.stackexchange.com/questions/1767/did-atoms-in-human-body-indeed-come-from-stars