Các nhà khoa học đang kêu gọi điều chỉnh hiểu biết của chúng ta về cách mà gen xuất hiện. Một thời gian dài, đã có một sự đồng thuận về thứ tự mà các axit amin – những khối xây dựng cơ bản tạo nên gen – được "thêm vào" vào “hộp đồ chơi Lego” này. Tuy nhiên, theo các nhà nghiên cứu di truyền tại Đại học Arizona, những giả định trước đây của chúng ta có thể phản ánh những thiên kiến trong việc hiểu biết giữa các nguồn sinh học (sống) và phi sinh học (không sống).
Nói cách khác, mô hình hiện tại về lịch sử của gen có thể đánh giá thấp vai trò của các dạng sống tiền thân (bao gồm các tiền thân như RNA và peptide) so với những gì xuất hiện cùng hay sau khi sự sống bắt đầu. Hiểu biết của chúng ta về thời kỳ vô cùng cổ xưa này sẽ luôn còn thiếu sót, nhưng việc nghiên cứu trái đất nguyên thủy là rất quan trọng. Các nhà khoa học giải thích rằng những cải tiến trong hiểu biết đó không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về câu chuyện của chính mình, mà còn hỗ trợ chúng ta trong việc tìm kiếm nguồn gốc của sự sống ở 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 (hay còn gọi là axit amin) đã xuất hiện từ bốn tỷ năm trước – thời điểm của tổ tiên phổ quát cuối cùng (LUCA) của mọi loài sống trên trái đất. Những chuỗi của hàng chục hoặc nhiều axit amin, được gọi là miền protein, giống như “bánh xe” trên một chiếc xe hơi, Wehbi cho biết trong một tuyên bố: “Đó là một bộ phận có thể được sử dụng trong nhiều loại xe khác nhau, và bánh xe đã tồn tại lâu hơn nhiều so với 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" (nói một cách chính xác) của các miền protein này, mà không được lý thuyết hóa hoặc quan sát cho đến những năm 1970. Kiến thức của chúng ta về những chi tiết này đã tăng trưởng rất nhanh.
Một sự thay đổi lớn trong cách suy nghĩ được đề xuất bởi nghiên cứu này là ý tưởng rằng chúng ta cần suy nghĩ lại thứ tự mà 20 axit amin thiết yếu trong di truyền đã xuất hiện từ “nồi lẩu” của trái đất nguyên thủy. Các nhà khoa học lập luận rằng mô hình hiện tại đã nhấn mạnh quá mức về việc một axit amin xuất hiện thường xuyên như thế nào trong một dạng sống sớm, dẫn đến lý thuyết cho rằng axit amin có nồng độ cao nhất nhất định phải xuất hiện trước tiên. Điều này phù hợp với các nghiên cứu hiện có, như một bài báo năm 2017 cho rằng axit amin của chúng ta đại diện cho những gì tốt nhất, 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 xuất phát từ những vùng khác nhau của trái đất trẻ tuổi, thay vì từ toàn bộ một môi trường đồng nhất.
Tryptophan, một axit amin bị đánh giá thấp mà chúng ta thường nghe nói đến trong gà tây vào Lễ Tạ ơn, đã thu hút sự chú ý đặc biệt của các nhà khoa học (ký hiệu của nó là W). “[T]hật có sự đồng thuận khoa học cho rằng W là axit amin cuối cùng trong 20 axit amin được thêm vào mã di truyền,” các nhà khoa học viết. Tuy nhiên, họ phát hiện ra rằng có 1.2% W trong dữ liệu trước LUCA và chỉ 0.9% sau LUCA. Những giá trị đó có vẻ nhỏ, nhưng đó là một sự khác biệt 25%.
Tại sao axit amin cuối cùng xuất hiện lại phổ biến hơn trước sự phân nhánh của mọi sự sống? Nhóm nghiên cứu suy đoán rằng giải thích hóa học có thể chỉ ra một phiên bản còn cổ xưa hơn của ý tưởng di truyền. Như với mọi vấn đề tiến hóa, không có lý do nào rõ ràng để cho rằng bất kỳ điều gì thành công nào cũng phải là duy nhất trong họ hoặc loại của nó.
“Việc xây dựng dần dần mã hiện tại và sự cạnh tranh giữa các mã cổ xưa có thể đã diễn ra song song,” các nhà khoa học kết luận. Và, điều thú vị, “[c]ác mã cổ xưa cũng có thể đã sử dụng các axit amin không chuẩn.” Những axit amin này có thể đã xuất hiện xung quanh các khe núi thủy nhiệt kiềm, được cho là đóng vai trò quan trọng trong cách mà sự sống bắt đầu, mặc dù các dạng sống kết quả không sống tại đó lâu dài.
Để áp dụng lý thuyết này cho phần còn lại của vũ trụ, chúng ta không cần phải đi xa. “ự tổng hợp phi sinh học của các axit amin thơm có thể khả thi tại giao diện nước - đá của đại dương ngầm trên Enceladus,” các nhà khoa học giải thích. Điều đó chỉ cách chúng ta chừng một khoảng ngắn từ sao Thổ. Có lẽ một bữa tiệc block party trong Hệ Mặt Trời đang 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 của gen có thể đánh giá thấp vai trò của các dạng sống tiền thân (bao gồm các tiền thân như RNA và peptide) so với những gì xuất hiện cùng hay sau khi sự sống bắt đầu. Hiểu biết của chúng ta về thời kỳ vô cùng cổ xưa này sẽ luôn còn thiếu sót, nhưng việc nghiên cứu trái đất nguyên thủy là rất quan trọng. Các nhà khoa học giải thích rằng những cải tiến trong hiểu biết đó không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về câu chuyện của chính mình, mà còn hỗ trợ chúng ta trong việc tìm kiếm nguồn gốc của sự sống ở 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 (hay còn gọi là axit amin) đã xuất hiện từ bốn tỷ năm trước – thời điểm của tổ tiên phổ quát cuối cùng (LUCA) của mọi loài sống trên trái đất. Những chuỗi của hàng chục hoặc nhiều axit amin, được gọi là miền protein, giống như “bánh xe” trên một chiếc xe hơi, Wehbi cho biết trong một tuyên bố: “Đó là một bộ phận có thể được sử dụng trong nhiều loại xe khác nhau, và bánh xe đã tồn tại lâu hơn nhiều so với 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" (nói một cách chính xác) của các miền protein này, mà không được lý thuyết hóa hoặc quan sát cho đến những năm 1970. Kiến thức của chúng ta về những chi tiết này đã tăng trưởng rất nhanh.
Một sự thay đổi lớn trong cách suy nghĩ được đề xuất bởi nghiên cứu này là ý tưởng rằng chúng ta cần suy nghĩ lại thứ tự mà 20 axit amin thiết yếu trong di truyền đã xuất hiện từ “nồi lẩu” của trái đất nguyên thủy. Các nhà khoa học lập luận rằng mô hình hiện tại đã nhấn mạnh quá mức về việc một axit amin xuất hiện thường xuyên như thế nào trong một dạng sống sớm, dẫn đến lý thuyết cho rằng axit amin có nồng độ cao nhất nhất định phải xuất hiện trước tiên. Điều này phù hợp với các nghiên cứu hiện có, như một bài báo năm 2017 cho rằng axit amin của chúng ta đại diện cho những gì tốt nhất, 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 xuất phát từ những vùng khác nhau của trái đất trẻ tuổi, thay vì từ toàn bộ một môi trường đồng nhất.
Tryptophan, một axit amin bị đánh giá thấp mà chúng ta thường nghe nói đến trong gà tây vào Lễ Tạ ơn, đã thu hút sự chú ý đặc biệt của các nhà khoa học (ký hiệu của nó là W). “[T]hật có sự đồng thuận khoa học cho rằng W là axit amin cuối cùng trong 20 axit amin được thêm vào mã di truyền,” các nhà khoa học viết. Tuy nhiên, họ phát hiện ra rằng có 1.2% W trong dữ liệu trước LUCA và chỉ 0.9% sau LUCA. Những giá trị đó có vẻ nhỏ, nhưng đó là một sự khác biệt 25%.
Tại sao axit amin cuối cùng xuất hiện lại phổ biến hơn trước sự phân nhánh của mọi sự sống? Nhóm nghiên cứu suy đoán rằng giải thích hóa học có thể chỉ ra một phiên bản còn cổ xưa hơn của ý tưởng di truyền. Như với mọi vấn đề tiến hóa, không có lý do nào rõ ràng để cho rằng bất kỳ điều gì thành công nào cũng phải là duy nhất trong họ hoặc loại của nó.
“Việc xây dựng dần dần mã hiện tại và sự cạnh tranh giữa các mã cổ xưa có thể đã diễn ra song song,” các nhà khoa học kết luận. Và, điều thú vị, “[c]ác mã cổ xưa cũng có thể đã sử dụng các axit amin không chuẩn.” Những axit amin này có thể đã xuất hiện xung quanh các khe núi thủy nhiệt kiềm, được cho là đóng vai trò quan trọng trong cách mà sự sống bắt đầu, mặc dù các dạng sống kết quả không sống tại đó lâu dài.
Để áp dụng lý thuyết này cho phần còn lại của vũ trụ, chúng ta không cần phải đi xa. “
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/a64969200/amino-acids-origin-of-life-order/
