Buzz
Hành trình đi tìm lời giải cho câu hỏi "sự sống là gì" trong vũ trụ sinh học vẫn chưa có điểm dừng. Cứ mỗi lần con người tưởng đã nắm bắt được bản chất của sự sống, tự nhiên lại hé lộ những bí ẩn mới đầy bất ngờ, đủ để đảo lộn mọi định nghĩa trước đó.
Một khám phá đột phá gần đây đã thách thức mọi quan niệm truyền thống về phân loại sinh học: sự xuất hiện của Sukunaarchaeum mirabile - một thực thể tồn tại trong vùng chuyển tiếp đầy bí ẩn giữa ranh giới sống và không sống. Không chỉ mở ra trang mới cho khoa học, phát hiện này còn đặt ra hàng loạt câu hỏi sâu sắc về nguồn gốc và sự đa dạng của sự sống trên Trái Đất.
Trong suốt nhiều năm, virus luôn là chủ đề tranh luận nóng bỏng khi bàn về tiêu chí xác định sự sống. Chúng thiếu khả năng tự nhân đôi, không thể tự sản sinh năng lượng và hoàn toàn lệ thuộc vào vật chủ để tồn tại.
Khi ở bên ngoài tế bào chủ, virus chỉ là những hạt vật chất vô hồn. Nhưng một khi xâm nhập thành công vào tế bào sống, chúng bỗng trở nên cực kỳ nguy hiểm với khả năng nhân bản thần tốc, thậm chí gây ra những đại dịch khủng khiếp như cúm Tây Ban Nha hay COVID-19.
Chính trạng thái tồn tại hai mặt này đã đẩy virus vào "vùng xám" sinh học đầy tranh cãi. Và giờ đây, sự xuất hiện của Sukunaarchaeum mirabile càng làm phức tạp thêm bức tranh phân loại sinh học vốn đã đầy thách thức.
Trong công trình nghiên cứu mới đăng trên kho lưu trữ bioRxiv, nhóm chuyên gia từ Canada và Nhật Bản đã mô tả chi tiết về sinh vật đặc biệt này. Sukunaarchaeum mirabile sở hữu những đặc tính giao thoa đầy bất ngờ giữa hai thế giới sống và không sống.
Tương tự virus, sinh vật này sở hữu bộ gen thiếu hụt gần như toàn bộ hệ thống chuyển hóa thiết yếu mà tế bào sống thông thường cần. Điều này buộc Sukunaarchaeum phải ủy thác hầu hết chức năng sinh học quan trọng cho vật chủ, thể hiện mức độ phụ thuộc vào trao đổi chất chưa từng có, tương đồng với cơ chế ký sinh của virus.
Nhóm nghiên cứu khẳng định hiện tượng này "làm mờ ranh giới giữa dạng sống tế bào tối giản và virus". Đặc biệt, phương thức nhân bản của nó cũng mang đậm nét tương đồng với chiến lược tồn tại đặc trưng của virus.
Điểm khác biệt đáng kinh ngạc của Sukunaarchaeum nằm ở khả năng tự tổng hợp ribosome và RNA thông tin (mRNA) - hai yếu tố nền tảng của quá trình sinh tổng hợp protein, vốn là đặc trưng của tế bào sống nhưng hoàn toàn vắng mặt ở virus. Trong khi virus buộc phải chiếm dụng ribosome từ tế bào chủ để dịch mã gen thành protein.
Việc Sukunaarchaeum tự sản xuất các thành phần này cho thấy mức độ tự chủ vượt xa virus, phá vỡ định nghĩa truyền thống về tác nhân siêu vi. Nó sở hữu "hệ thống nhân bản hoàn chỉnh: sao chép DNA, phiên mã và dịch mã", đặt nó vào vị trí trung gian - vừa là ký sinh trùng cực đoan, vừa mang đặc điểm cơ bản của tế bào sống.
Thú vị là, phát hiện về Sukunaarchaeum hoàn toàn ngẫu nhiên. Ban đầu, dưới sự dẫn dắt của Ryo Harada - nhà sinh học phân tử từ Đại học Dalhousie ở Halifax, Nova Scotia, nhóm nghiên cứu đang phân tích bộ gen vi khuẩn của loài sinh vật phù du biển Citharistes regius.
Trong quá trình đó, họ bất ngờ phát hiện một chuỗi DNA lạ không trùng khớp với bất kỳ loài nào đã biết. Nghiên cứu sâu hơn xác định sinh vật này thuộc nhóm Archaea - một trong ba vực sự sống cùng với Vi khuẩn (Bacteria) và Sinh vật nhân thực (Eukaryota).
Archaea là những sinh vật đơn bào cổ đại, chính từ nhánh tiến hóa này mà tế bào nhân thực (bao gồm con người) đã hình thành. Mối liên hệ của Sukunaarchaeum với Archaea càng làm sâu sắc thêm ý nghĩa tiến hóa, gợi mở về một dạng sống nguyên thủy và tối giản trong lịch sử sự sống.
Đặc điểm di truyền ấn tượng nhất của Sukunaarchaeum là bộ gen bị thu gọn đến mức tối giản đáng kinh ngạc. Với chỉ 238.000 cặp base DNA, đây là một trong những bộ gen nhỏ nhất từng được ghi nhận trong giới sinh vật.
Để so sánh, ngay cả những virus lớn nhất cũng chứa hàng trăm ngàn đến hàng triệu cặp base. Đáng chú ý hơn, bộ gen nhỏ nhất từng biết trước đây trong nhóm Archaea có kích thước gấp đôi, lên tới 490.000 cặp base.
Sự tối giản này đồng nghĩa với việc Sukunaarchaeum sở hữu lượng DNA ít hơn 50% so với vi khuẩn cổ nhỏ nhất từng được phát hiện. Đây là bằng chứng cho thấy quá trình thích nghi cực đoan để phụ thuộc vào vật chủ, trong khi vẫn duy trì những gen cốt lõi cần thiết cho hoạt động sao chép và dịch mã cơ bản.
Khám phá về Sukunaarchaeum mirabile không chỉ là bước đột phá trong nghiên cứu đa dạng sinh học, mà còn mở ra những suy ngẫm mới về lịch sử tiến hóa của sự sống trên hành tinh chúng ta.
Có thể đây chính là dạng sống trung gian chưa từng được biết đến - 'mảnh ghép thiếu' giữa virus và tế bào hoàn chỉnh. Phải chăng đây là tế bào nguyên thủy đã thu nhỏ bộ gen để trở thành ký sinh, hay ngược lại, là virus đã phát triển thêm một số chức năng tế bào cơ bản?
Sự tồn tại của Sukunaarchaeum gợi mở khả năng còn nhiều dạng sống độc đáo khác đang ẩn mình trong môi trường, đặc biệt tại các hệ sinh thái phức tạp như đại dương. Nó thách thức cách phân chia nhị phân giữa sống và không sống, thay vào đó vẽ nên một bức tranh đa sắc về sự tồn tại trên dải phổ rộng của mức độ tự chủ và phụ thuộc.
