Các nghiên cứu đã phát hiện các thành phần hóa học thiết yếu cho sự sống trong các mảnh thiên thạch rơi xuống Mỹ, Canada và Australia, từ đó góp phần củng cố giả thiết rằng những vật thể tương tự ngoài vũ trụ có thể đã tới Trái Đất từ rất sớm, góp phần mang lại sự sống cho hành tinh xanh. Nghiên cứu đã được đăng trên tạp chí Nature Communications. Trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học đã tiến hành phân tích vật liệu của 3 mảnh thiên thạch, gồm một mảnh rơi xuống thị trấn Murray tại bang Kentucky của Mỹ vào năm 1950, một mảnh lao xuống gần thị trấn Murchison tại bang Victoria của Australia vào năm 1969, một mảnh rơi xuống gần hồ Tagish ở tỉnh British Columbia của Canada vào năm 2000. [Ứng dụng khinh khí cầu trong nghiên cứu sự sống ngoài Trái Đất] Cả ba đều là thiên thạch hình cầu chứa carbon, từ một vật liệu cứng như đá và được cho là hình thành trong giai đoạn đầu của lịch sử hệ Mặt Trời. Các thiên thạch đều giàu carbon, trong đó thiên thạch ở Australia và Mỹ chứa 2% carbon hữu cơ xét theo trọng lượng, trong khi thiên thạch tại Canada chứa khoảng 4% carbon hữu cơ. Carbon là thành phần đầu tiên của các sinh vật sống trên Trái Đất. Cả ba thiên thạch đều chứa hỗn hợp phân tử hữu cơ phức tạp, với phần lớn các thành phần đều chưa thể xác định. Trước đó, các nhà khoa học đã phát hiện trong những mạnh thiên thạch trên có 3 trong tổng số 5 thành phần hóa học cần thiết để tạo nên ADN (phân tử mang thông tin di truyền, chỉ dẫn cách tạo ra các protein quan trọng cho sự tăng trưởng, phát triển của mọi sinh vật) và ARN (phân tử đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát các hoạt động của gene). Đến ngày 26/4, các nhà nghiên cứu thông báo đã xác định được 2 thành phần hóa học cuối cùng sau khi điều chỉnh phương thức phân tích thiên thạch. Theo tác giả chính của nghiên cứu, chuyên gia về hóa học và thiên văn Yasuhiro Oba của Viện Khoa học Nhiệt thấp thuộc Đại học Hokkaido (Nhật Bản), không giống như những lần trước đó, các phương pháp được sử dụng lần này nhạy hơn và không dùng axit mạnh hay chất lỏng nóng để chiết xuất 5 thành phần, còn được biết đến là nucleobase (thành phần cấu tạo nên axit nucleic). Nucleobase là hợp chất chứa nitơ đóng vai trò quan trọng trong việc tạo nên cấu trúc xoắn ốc đặc trưng của ADN. Hai nucleobase gồm cytosine và thymine, mới được phát hiện trong thiên thạch có thể né được những cuộc kiểm tra trước đó, do chúng sở hữu cấu trúc mỏng manh hơn 3 loại còn lại. Tuy nhiên, 5 loại nucleobase này dường như không phải là những hợp chất hóa học duy nhất đóng vai trò quan trọng việc hình thành sự sống. Những thành phần quan trọng khác bao gồm axit amino, đường, axit béo. Đồng tác giả nghiên cứu Danny Glavin của Trung tâm bay vũ trụ Goddard thuộc Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) tại Maryland, cho rằng việc xác nhận nguồn gốc ngoài Trái Đất của bộ nucleobase hoàn chỉnh được tìm thấy trong ADN và ARN đã củng cố thêm giả thiết rằng thiên thạch có thể là khởi nguồn quan trọng của các hợp chất hữu cơ cần thiết để tạo nên các sinh vật sống đầu tiên trên Trái Đất. Ông Glavin nhấn mạnh hiện vẫn còn nhiều điều cần khám phá về những sự kiện hóa học giúp tạo nên sự sống trên Trái Đất và nghiên cứu này chắc chắn sẽ bổ sung vào danh sách những hóa chất có khả năng đã xuất hiện từ trước khi có sự sống trên hành tinh. Trái Đất được hình thành cách đây khoảng 4,5 tỷ năm. Ở thời kỳ sơ khai, hành tinh xanh liên tục đón nhận các thiên thạch, sao chổi và những vật liệu khác từ vũ trụ. Những sinh vật sống đầu tiên trên hành tinh là những vi khuẩn dưới đại dương nguyên thủy và hóa thạch cổ xưa nhất được biết đến là những mẫu vi khuẩn dưới biển có niên đại cách đây khoảng 3,5 tỷ năm. Mặc dù những kết quả hiện nay có thể không trực tiếp làm sáng tỏ nguồn gốc của sự sống Trái Đất, song các nhà khoa học tin rằng chúng sẽ góp phần tăng thêm hiểu biết của nhân loại về những phân tử hữu cơ có mặt trên hành tinh từ trước khí sự sống được hình thành./. (Dân trí) - Các nhà hóa học tại Scripps Research mới đây đã thực hiện một khám phá hỗ trợ mang lại góc nhìn mới đáng ngạc nhiên về cách sự sống bắt nguồn trên hành tinh của chúng ta. Trong nghiên cứu được công bố trên tạp chí hóa học Angewandte Chemie, các nhà khoa học đã chứng minh một hợp chất đơn giản được gọi là diamidophosphate (DAP), có mặt trên Trái đất trước khi sự sống xuất hiện, có thể kết hợp hóa học với nhau các khối xây dựng DNA nhỏ gọi là deoxynucleosides thành các chuỗi DNA nguyên thủy. Phát hiện này là phát hiện mới nhất trong một loạt khám phá trong nhiều năm qua, chỉ ra khả năng DNA cùng người "anh em họ hàng" hóa học gần gũi của nó RNA hình thành cùng nhau như sản phẩm của các phản ứng hóa học tương tự và là các phân tử tự tái tạo đầu tiên. Khám phá này cũng có thể dẫn đến những ứng dụng thực tế mới trong hóa học và sinh học, nhưng ý nghĩa chính của nó là giải quyết câu hỏi lâu đời về cách thức sự sống trên Trái đất hình thành lần đầu tiên. Đặc biệt, nó mở đường cho những nghiên cứu sâu rộng hơn về cách thức hỗn hợp DNA-RNA tự sao chép có thể đã tiến hóa và lan rộng trên Trái đất nguyên thủy, cuối cùng gieo mầm sinh học trưởng thành hơn của các sinh vật hiện đại. Ramanarayanan Krishnamurthy, phó giáo sư, tiến sĩ hóa học tại Scripps Research, cho biết: "Phát hiện mới là một bước quan trọng đối với sự phát triển của một mô hình hóa học chi tiết về cách thức các dạng sống đầu tiên có nguồn gốc trên Trái đất". Phát hiện cũng thúc đẩy lĩnh vực hóa học về nguồn gốc của sự sống thoát khỏi giả thuyết đã thống trị nó trong những thập kỷ gần đây: Giả thuyết "Thế giới RNA" cho rằng các bộ sao chép đầu tiên dựa trên RNA và DNA chỉ xuất hiện sau đó như một sản phẩm của các dạng sống RNA. Trên thực tế, Krishnamurthy và nhiều người đã nghi ngờ giả thuyết Thế giới RNA một phần vì các phân tử RNA có thể đơn giản là quá "dính". Một sợi RNA có thể thu hút các khối cấu tạo RNA riêng lẻ khác, chúng dính vào nó để tạo thành một loại sợi trong đó mỗi khối cấu trúc trong sợi mới liên kết với khối xây dựng bổ sung của nó trên sợi "khuôn mẫu" ban đầu. Nếu sợi mới có thể tách ra khỏi sợi mẫu, bằng quá trình tương tự, bắt đầu tạo khuôn các sợi mới khác, thì nó đã đạt được kỳ tích về khả năng tự tái tạo làm nền tảng cho sự sống. Nhưng trong khi các sợi RNA có thể tốt trong việc tạo khuôn các sợi bổ sung, chúng lại không tốt trong việc tách khỏi các sợi này. Các sinh vật hiện đại tạo ra các enzyme có thể buộc các sợi RNA hoặc DNA đi theo những con đường riêng biệt của chúng, do đó cho phép sao chép, nhưng không rõ làm thế nào điều này có thể được thực hiện trong một thế giới chưa tồn tại enzyme. Krishnamurthy và các đồng nghiệp đã chỉ ra trong các nghiên cứu gần đây rằng, các sợi phân tử "chimeric" là một phần DNA và một phần RNA có thể giải quyết vấn đề này bởi vì chúng có thể tạo khuôn mẫu cho các sợi bổ sung theo cách ít dính hơn cho phép chúng tách ra tương đối dễ dàng. Các nhà hóa học cũng đã chỉ ra rằng các khối cấu tạo ribonucleoside và deoxynucleoside đơn giản, tương ứng của RNA và DNA, có thể hình thành trong những điều kiện hóa học rất giống trên Trái đất sơ khai. Vào năm 2017, họ đã báo cáo hợp chất hữu cơ DAP có thể đã đóng vai trò quan trọng trong việc sửa đổi các ribonucleoside và xâu chuỗi chúng lại với nhau thành các sợi RNA đầu tiên. Nghiên cứu mới cho thấy rằng DAP trong các điều kiện tương tự có thể đã làm điều tương tự đối với DNA. "Bây giờ chúng ta đã hiểu rõ hơn về cách tạo ra những RNA và DNA đầu tiên. Chúng tôi có thể bắt đầu sử dụng nó trên hỗn hợp các khối xây dựng ribonucleoside và deoxynucleoside để xem những phân tử chimeric nào được hình thành và liệu chúng có thể tự sao chép hay tiến hóa hay không", Krishnamurthy cho biết. Ngoài ra, Krishnamurthy lưu ý rằng công trình nghiên cứu mới cũng có thể có các ứng dụng thực tế rộng rãi. Việc tổng hợp nhân tạo DNA và RNA như trong kỹ thuật PCR làm nền tảng cho các thử nghiệm COVID-19 đóng vai trò rất quan trọng. |
