Buzz
Một nghiên cứu gần đây từ các nhà khoa học tại Đại học California, Los Angeles và Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard của NASA có thể mang đến những cái nhìn mới về bí ẩn sự sống.
Nguồn gốc sự sống trên Trái Đất luôn là một câu hỏi thu hút sự quan tâm của cả cộng đồng khoa học và công chúng. Một yếu tố quan trọng trong cấu trúc sự sống là tính bất đối xứng của các phân tử (chirality), điều này quyết định sự đồng nhất của axit amin và các phân tử DNA/RNA trong sinh vật sống. Tuy nhiên, nghiên cứu mới từ UCLA và NASA đã đặt ra một câu hỏi thú vị: liệu chirality có thực sự cố định như chúng ta vẫn nghĩ?
Chirality – nền tảng của sự sống
Trong hóa học, nhiều phân tử tồn tại dưới hai hình thức đối xứng gương, giống như tay trái và tay phải. Các dạng này, gọi là enantiomers, không thể chồng khớp lên nhau, nhưng lại đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc và chức năng của sự sống.
Trên Trái Đất, tất cả các sinh vật đều sử dụng các phân tử đường "thuận tay phải" và axit amin "thuận tay trái" để tạo nên DNA, RNA và protein. Tuy nhiên, các dạng đối xứng gương của chúng, mặc dù tồn tại, lại không tham gia vào cấu trúc sự sống. Hiện tượng này từ lâu đã được cho là kết quả của một xu hướng hóa học cố định trong giai đoạn hình thành sự sống.
Thế giới RNA và vai trò của ribozymes
Một lý thuyết phổ biến về nguồn gốc sự sống là 'thế giới RNA' – giai đoạn đầu tiên khi RNA, vừa đóng vai trò như một phân tử xúc tác vừa đảm nhận chức năng di truyền. Trong giai đoạn này, RNA được xem là người tiền nhiệm của DNA và protein.
Các nhà nghiên cứu từ UCLA và NASA đặt ra câu hỏi liệu RNA trong giai đoạn đầu có một sở thích hóa học đặc biệt đối với một dạng chirality nhất định không. Họ đã thực hiện thí nghiệm với ribozymes – những đoạn RNA nhỏ có khả năng xúc tác phản ứng hóa học – trong môi trường mô phỏng Trái Đất nguyên thủy để kiểm tra khả năng sản xuất axit amin thuận tay trái hoặc tay phải.
Phát hiện mới: Chirality không cố định trong giai đoạn đầu
Kết quả từ thí nghiệm với 15 loại ribozymes khác nhau cho thấy RNA ban đầu không có sự ưa chuộng rõ ràng đối với bất kỳ dạng chirality nào. Các ribozymes này có thể xúc tác cho cả axit amin thuận tay trái và tay phải, cho thấy sự sống sơ khai trên Trái Đất có thể đã phát triển ngẫu nhiên, không bị ràng buộc bởi xu hướng chirality như hiện nay.
Irene Chen, giáo sư ngành kỹ thuật hóa học và sinh học phân tử tại UCLA, nhận định: 'Mặc dù các ribozymes này không trực tiếp liên quan đến sinh học hiện tại của chúng ta, chúng có thể đại diện cho những khả năng hóa học mà sự sống trên Trái Đất chưa từng trải qua. Điều này mở ra một hướng nghiên cứu mới về nguồn gốc sự sống.'
Ý nghĩa vượt xa Trái Đất
Những phát hiện này không chỉ thách thức các lý thuyết truyền thống về sự đồng nhất sinh học mà còn mở ra cơ hội tìm kiếm sự sống ngoài hành tinh. Nếu chirality không phải là yếu tố cố định trong giai đoạn đầu, thì sự sống có thể tồn tại theo những hình thức hoàn toàn khác biệt so với Trái Đất.
Alberto Vázquez-Salazar, một trong những tác giả của nghiên cứu, giải thích: 'Phát hiện này làm nổi bật sự linh hoạt và khả năng thích nghi của RNA, không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về sự hình thành sự sống trên Trái Đất mà còn là chìa khóa trong việc tìm kiếm dấu hiệu sự sống ở những nơi khác trong vũ trụ.'
Lịch sử tiền sự sống: Manh mối từ thiên thạch
Việc nghiên cứu nguồn gốc sự sống không thể chỉ dựa vào các thí nghiệm hóa học. Bởi vì lịch sử lâu dài của Trái Đất đã làm mờ nhạt các dấu vết ban đầu qua những thay đổi địa chất, các nhà khoa học đang tìm kiếm manh mối trong các thiên thạch. Những mảnh vật thể này có thể mang theo các axit amin chiral, giúp cung cấp thêm thông tin về cách các phân tử hữu cơ hình thành và tiến hóa trong môi trường không gian.
Jason Dworkin, nhà khoa học cao cấp tại NASA, chia sẻ: 'Hiểu về hóa học của sự sống giúp chúng ta xác định được những gì cần tìm kiếm khi khám phá sự sống trong hệ Mặt Trời. Nghiên cứu về chirality trong mẫu thiên thạch và vật chất từ sao Hỏa sẽ làm sáng tỏ thêm vấn đề này.'
Tương lai của nghiên cứu: Dữ liệu từ tiểu hành tinh Bennu
Sứ mệnh OSIRIS-REx của NASA, với nhiệm vụ mang mẫu vật từ tiểu hành tinh Bennu trở về Trái Đất, sẽ mở ra cơ hội quý giá để phân tích chirality của các axit amin trong môi trường không gian. Các nhà khoa học kỳ vọng rằng dữ liệu này sẽ bổ sung cho những phát hiện về RNA và ribozymes, giúp xây dựng một cái nhìn đầy đủ hơn về cách các yếu tố cơ bản của sự sống hình thành và phát triển.
Tính linh hoạt và ngẫu nhiên trong nguồn gốc sự sống
Nghiên cứu từ UCLA và NASA đã chỉ ra một phát hiện quan trọng: sự sống, ít nhất trong giai đoạn ban đầu, có thể không phải là kết quả của một phản ứng hóa học cố định, mà lại mang tính linh hoạt và khả năng thích ứng cao. Điều này không chỉ thay đổi quan niệm của chúng ta về sự sống trên Trái Đất mà còn mở ra một hướng tiếp cận mới trong việc tìm kiếm sự sống ngoài vũ trụ.
Những bí ẩn của chirality – từ Trái Đất sơ khai cho đến những ngôi sao xa xôi – vẫn tiếp tục là một câu chuyện đầy hấp dẫn, hứa hẹn sẽ mang lại nhiều khám phá thú vị trong tương lai.
