Quan điểm mới về nguồn gốc sự sống

Quá trình hình thành sự sống trên Trái Đất luôn là chủ đề mê hoặc các nhà khoa học. Tuy nhiên, việc quay ngược về hàng tỷ năm là điều không dễ dàng, nếu không muốn nói là bất khả thi.

Mặc dù vậy, nhờ vào sự phát triển của khoa học và công nghệ, ngày càng có nhiều bằng chứng chứng minh một giả thuyết mới về cách mà sự sống bắt đầu: sự pha trộn chính xác giữa ARN và ADN.

ARN (hay RNA) là viết tắt của axit ribonucleic, một phân tử polyme cơ bản có nhiều vai trò sinh học trong mã hóa, dịch mã, điều hòa, và biểu hiện của gene.

ADN (hay DNA) là viết tắt của axit deoxyribonucleic, là vật liệu di truyền, chứa đựng các thông tin di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác nhờ khả năng phân đôi trong quá trình sinh sản và quyết định tất cả các đặc điểm của chúng ta.

Cả ARN và ADN đều đóng vai trò xác định cấu tạo di truyền của sự sống, trong đó ADN giống như bản thiết kế di truyền còn ARN là bộ đọc hoặc giải mã bản thiết kế đó.

ARN và ADN cùng với lipid, protein và cacbohydrat, tạo thành bốn loại đại phân tử, cơ sở cho mọi dạng sự sống trên Trái Đất.

Trong một thời gian dài, giới khoa học dựa vào học thuyết "Thế giới ARN" khi nói về sự hình thành Trái Đất.

Theo thuyết này, khoảng 4 tỷ năm về về trước, khi Trái Đất vẫn còn là một hành tinh chứa đầy khí độc và những vụ rung chuyển gây ra bởi núi lửa, một phân tử có khả năng tự sao chép chính nó xuất hiện.

Đây chính là sự tiến hóa, khởi đầu của sự sống. Các nhà khoa học vào những năm 1960 tin rằng phân tử đầu tiên đó mang bản chất của ARN.

Tuy nhiên, từ những bằng chứng thu thập gần đây, nhiều khả năng ARN và ADN đã xuất hiện cùng lúc và tham gia vào quá trình hình thành sự sống trên hành tinh.

Một nghiên cứu mới nhất giải thích cách mà hợp chất đơn giản diamidophosphate (DAP), một hợp chất có thể có trước sự sống trên Trái Đất, đã đan các khối deoxynucleoside lại với nhau tạo thành các sợi ADN cơ bản.

Nghiên cứu mới chứng minh ARN và ADN kết hợp tạo nên sự sống. Ảnh: 123 RF.

Nhà hóa học Ramanarayanan Krishnamurthy, thuộc nhóm nghiên cứu Scripps ở California, Mỹ, cho biết: “Phát hiện này là bước quan trọng đối với sự phát triển của mô hình hóa học về cách mà các dạng sống đầu tiên hình thành trên Trái Đất”.

Những phát hiện từ nghiên cứu giúp tăng độ tin cậy cho ý tưởng ADN và ARN phát triển cùng nhau từ cùng một loại phản ứng hóa học và các phân tử đầu tiên có thể là hỗn hợp của cả hai axit nucleic này, không chỉ riêng ARN như các giả thiết trước đó.

Thuyết "Thế giới ARN" trước đây vẫn chưa giải đáp được thắc mắc làm thế nào ARN có thể tự sao chép phân tử vì bản thân nó cần phải có các enzyme để bắt đầu quá trình phân tách.

Với những gì biết được từ nghiên cứu mới, có vẻ như ADN đã tham gia vào quá trình này bằng việc tạo ra các sợi chimeric, giúp cho việc phân tách dễ dàng hơn là một chuỗi ARN đơn tự thực hiện việc đó.

Một loạt thử nghiệm do các nhà nghiên cứu thực hiện đã mô phỏng cách mà hợp chất DAP hình thành chuỗi ADN cơ bản, tương tự như cách mà các chuỗi ARN kết hợp với nhau.

Nhà hóa học Ramanarayanan Krishnamurthy. Ảnh: NRI Pulse.

"Chúng tôi ngạc nhiên khi thấy rằng phản ứng giữa hợp chất DAP và deoxynucleoside diễn ra tốt hơn khi các deoxynucleoside không giống nhau mà thay vào đó, có sự kết hợp của các đoạn ADN như A và T, hoặc G và C, giống như một chuỗi ADN thật”, nhà sinh học hóa học Eddy Jiménez, từ viện nghiên cứu Scripps Research, chia sẻ.

Kết lại, chúng ta có thể sẽ không bao giờ biết chắc chắn liệu ADN có giúp ARN hình thành nên những dạng sống đầu tiên hay không. Nhưng nghiên cứu mới này là một sự phát triển trong việc khám phá nguồn gốc của sự sống.

Ngoài ra, việc hiểu biết về mối quan hệ giữa ARN và ADN còn giúp tạo thêm nhiều ứng dụng khác nhau cho nghiên cứu hóa và sinh học hiện đại.

"Bây giờ chúng ta đã hiểu rõ hơn về cách một chất hóa học nguyên thủy tạo ra các ARN và ADN, chúng tôi có thể bắt đầu ứng dụng công thức này trên hỗn hợp các khối ribonucleoside và deoxynucleoside, để xem những phân tử chimeric nào sẽ hình thành và liệu chúng có thể tự sao chép hay tiến hóa hay không", Krishnamurthy nói.

Thông tin chi tiết của nghiên cứu hiện đăng trên trang Angewanted Chemie.

Sang Trần