Các nhà khoa học đang đưa ra lập luận để điều chỉnh cách chúng ta hiểu về sự xuất hiện của các gene. Đã có một thời gian, chúng ta có sự đồng thuận về thứ tự mà trong đó các axit amin – những “mảnh ghép” xây dựng nên gene của chúng ta – được “thêm vào” trong quá trình hình thành. Tuy nhiên, theo các nhà nghiên cứu di truyền học tại Đại học Arizona, những giả định trước đây của chúng ta có thể phản ánh sự thiên lệch trong cách hiểu của chúng ta về nguồn sống sinh học (biotic) so với nguồn chất không sống (abiotic).
Nói cách khác, mô hình hiện tại về lịch sử gene có thể đang đánh giá thấp tầm quan trọng của sự sống nguyên thủy (bao gồm các tiền thân như RNA và peptides) so với những gì xuất hiện cùng và sau khi sự sống bắt đầu. Sự hiểu biết của chúng ta về những thời kỳ cổ đại này sẽ luôn còn thiếu sót, nhưng thật quan trọng để chúng ta tiếp tục nghiên cứu về Trái Đất nguyên thủy. Các nhà khoa học giải thích rằng bất kỳ sự cải thiện nào trong hiểu biết này không chỉ giúp chúng ta biết nhiều hơn về câu chuyện của chính mình, mà còn giúp chúng ta tìm kiếm nguồn gốc của sự sống ở những nơi khác trong vũ trụ.
Trong một bài báo mới được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Science, nhóm nghiên cứu do tác giả chính Joanna Masel và tác giả đầu tiên Sawsan Wehbi dẫn dắt giải thích rằng những mảnh ghép quan trọng của protein (còn gọi là axit amin) có nguồn gốc từ cách đây bốn tỷ năm – tương ứng với tổ tiên chung cuối cùng (LUCA) của toàn bộ sự sống trên Trái Đất. Những chuỗi axit amin dài hàng chục đơn vị, được gọi là miền protein, giống như một chiếc bánh xe trên xe hơi. Như Wehbi đã mô tả, “Đó là một phần có thể được sử dụng trong nhiều loại xe khác nhau, và bánh xe đã tồn tại lâu hơn cả xe hơi.”
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng phần mềm chuyên dụng và dữ liệu từ Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia để xây dựng một “cây tiến hóa” của các miền protein này, mà trước đây chưa từng được lý thuyết hóa hay quan sát cho đến thập kỷ 1970. Kiến thức của chúng ta về những chi tiết này đã phát triển vượt bậc.
Một cuộc cách mạng lớn mà nghiên cứu này đề xuất là ý tưởng chúng ta cần xem xét lại thứ tự mà 20 axit amin di truyền thiết yếu xuất hiện từ “mớ hỗn độn” của Trái Đất nguyên thủy. Các nhà khoa học lập luận rằng mô hình hiện tại đã nhấn mạnh quá mức về mức độ xuất hiện của một axit amin trong một dạng sống cổ xưa, dẫn đến lý thuyết rằng axit amin được tìm thấy nhiều nhất phải là cái xuất hiện đầu tiên. Điều này cũng phù hợp với nghiên cứu hiện tại, như bài báo năm 2017 cho rằng các axit amin của chúng ta đại diện cho tinh hoa, chứ không chỉ là một “tai nạn đóng băng” của hoàn cảnh. Trong bài báo mới, các nhà khoa học cho rằng axit amin có thể đã đến từ các phần khác nhau của Trái Đất trẻ, chứ không phải từ một môi trường đồng nhất.
Một axit amin nổi bật được các nhà khoa học đề cập là tryptophan, thường được biết đến như là “axit amin buồn ngủ” trong thịt gà tây vào ngày Lễ Tạ ơn (ký hiệu là W). “Có sự đồng thuận khoa học rằng W là axit amin cuối cùng trong 20 axit amin chính thức được thêm vào mã di truyền,” các nhà khoa học viết. Tuy nhiên, họ tìm thấy 1,2% tryptophan trong dữ liệu trước LUCA và chỉ 0,9% sau LUCA. Những giá trị này có vẻ nhỏ, nhưng đó là sự khác biệt 25%.
Tại sao axit amin cuối cùng xuất hiện lại trở nên phổ biến hơn trước khi tất cả các dạng sống phát triển? Nhóm nghiên cứu cho rằng các giải thích hóa học có thể chỉ ra một phiên bản còn cổ xưa hơn của ý tưởng về di truyền. Như trong mọi thứ liên quan đến tiến hóa, không có lý do trực giác nào để cho rằng một thứ thành công nào đó phải là duy nhất trong loại hay họ của nó.
“Việc xây dựng từng bước mã hiện tại và sự cạnh tranh giữa các mã cổ xưa có thể đã diễn ra đồng thời,” các nhà khoa học kết luận. Và, thật hấp dẫn, “[c]ác mã cổ xưa cũng có thể đã sử dụng các axit amin không chính thức.” Những axit amin này có thể đã xuất hiện xung quanh các mạch thủy nhiệt kiềm, nơi được tin rằng đóng một vai trò quan trọng trong việc sự sống bắt đầu, mặc dù các dạng sống kết quả không tồn tại lâu ở đó.
Để áp dụng lý thuyết này cho phần còn lại của vũ trụ, chúng ta cũng không cần phải đi quá xa. “ự tổng hợp abiotic của các axit amin thơm có thể xảy ra tại giao diện nước – đá của đại dương ngầm Enceladus,” các nhà khoa học giải thích. Nó chỉ cách chúng ta một khoảng cách bằng với Sao Thổ. Có lẽ một bữa tiệc trong Hệ Mặt Trời gần hơn chúng ta nghĩ.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/a64969200/amino-acids-origin-of-life-order/
Nói cách khác, mô hình hiện tại về lịch sử gene có thể đang đánh giá thấp tầm quan trọng của sự sống nguyên thủy (bao gồm các tiền thân như RNA và peptides) so với những gì xuất hiện cùng và sau khi sự sống bắt đầu. Sự hiểu biết của chúng ta về những thời kỳ cổ đại này sẽ luôn còn thiếu sót, nhưng thật quan trọng để chúng ta tiếp tục nghiên cứu về Trái Đất nguyên thủy. Các nhà khoa học giải thích rằng bất kỳ sự cải thiện nào trong hiểu biết này không chỉ giúp chúng ta biết nhiều hơn về câu chuyện của chính mình, mà còn giúp chúng ta tìm kiếm nguồn gốc của sự sống ở những nơi khác trong vũ trụ.
Trong một bài báo mới được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Science, nhóm nghiên cứu do tác giả chính Joanna Masel và tác giả đầu tiên Sawsan Wehbi dẫn dắt giải thích rằng những mảnh ghép quan trọng của protein (còn gọi là axit amin) có nguồn gốc từ cách đây bốn tỷ năm – tương ứng với tổ tiên chung cuối cùng (LUCA) của toàn bộ sự sống trên Trái Đất. Những chuỗi axit amin dài hàng chục đơn vị, được gọi là miền protein, giống như một chiếc bánh xe trên xe hơi. Như Wehbi đã mô tả, “Đó là một phần có thể được sử dụng trong nhiều loại xe khác nhau, và bánh xe đã tồn tại lâu hơn cả xe hơi.”
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng phần mềm chuyên dụng và dữ liệu từ Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia để xây dựng một “cây tiến hóa” của các miền protein này, mà trước đây chưa từng được lý thuyết hóa hay quan sát cho đến thập kỷ 1970. Kiến thức của chúng ta về những chi tiết này đã phát triển vượt bậc.
Một cuộc cách mạng lớn mà nghiên cứu này đề xuất là ý tưởng chúng ta cần xem xét lại thứ tự mà 20 axit amin di truyền thiết yếu xuất hiện từ “mớ hỗn độn” của Trái Đất nguyên thủy. Các nhà khoa học lập luận rằng mô hình hiện tại đã nhấn mạnh quá mức về mức độ xuất hiện của một axit amin trong một dạng sống cổ xưa, dẫn đến lý thuyết rằng axit amin được tìm thấy nhiều nhất phải là cái xuất hiện đầu tiên. Điều này cũng phù hợp với nghiên cứu hiện tại, như bài báo năm 2017 cho rằng các axit amin của chúng ta đại diện cho tinh hoa, chứ không chỉ là một “tai nạn đóng băng” của hoàn cảnh. Trong bài báo mới, các nhà khoa học cho rằng axit amin có thể đã đến từ các phần khác nhau của Trái Đất trẻ, chứ không phải từ một môi trường đồng nhất.
Một axit amin nổi bật được các nhà khoa học đề cập là tryptophan, thường được biết đến như là “axit amin buồn ngủ” trong thịt gà tây vào ngày Lễ Tạ ơn (ký hiệu là W). “Có sự đồng thuận khoa học rằng W là axit amin cuối cùng trong 20 axit amin chính thức được thêm vào mã di truyền,” các nhà khoa học viết. Tuy nhiên, họ tìm thấy 1,2% tryptophan trong dữ liệu trước LUCA và chỉ 0,9% sau LUCA. Những giá trị này có vẻ nhỏ, nhưng đó là sự khác biệt 25%.
Tại sao axit amin cuối cùng xuất hiện lại trở nên phổ biến hơn trước khi tất cả các dạng sống phát triển? Nhóm nghiên cứu cho rằng các giải thích hóa học có thể chỉ ra một phiên bản còn cổ xưa hơn của ý tưởng về di truyền. Như trong mọi thứ liên quan đến tiến hóa, không có lý do trực giác nào để cho rằng một thứ thành công nào đó phải là duy nhất trong loại hay họ của nó.
“Việc xây dựng từng bước mã hiện tại và sự cạnh tranh giữa các mã cổ xưa có thể đã diễn ra đồng thời,” các nhà khoa học kết luận. Và, thật hấp dẫn, “[c]ác mã cổ xưa cũng có thể đã sử dụng các axit amin không chính thức.” Những axit amin này có thể đã xuất hiện xung quanh các mạch thủy nhiệt kiềm, nơi được tin rằng đóng một vai trò quan trọng trong việc sự sống bắt đầu, mặc dù các dạng sống kết quả không tồn tại lâu ở đó.
Để áp dụng lý thuyết này cho phần còn lại của vũ trụ, chúng ta cũng không cần phải đi quá xa. “
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/a64969200/amino-acids-origin-of-life-order/
