Bui Nhat Minh
Intern Writer
Thật là một khoảnh khắc "à ha" tuyệt vời.
Khi khám phá nguồn gốc sự sống, các nhà khoa học chủ yếu sử dụng phương pháp tiếp cận “từ dưới lên” hoặc “từ trên xuống”, ám chỉ việc phân tích Trái Đất thời tiền hoặc hậu sự sống.
Một nghiên cứu mới của các nhà khoa học từ Cao đẳng Oberlin và Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA cho thấy các chuỗi vận chuyển điện tử - một hệ thống trao đổi chất tạo ra năng lượng có thể sử dụng - có thể có trong các khoáng chất tiền sinh học và nước biển của Trái đất.
Điều này có thể mang đến cho các nhà khoa học một hướng đi mới để khám phá những năm đầu của sự sống, đồng thời giúp các nhà thiên văn học khám phá những thế giới có thành phần hóa học tương tự.
Khám phá nguồn gốc sự sống trên Trái Đất là một trong những mục tiêu lớn nhất của khoa học, và đó là một hành trình thử nghiệm dẫn đến hai con đường nổi bật. Được gọi là "từ dưới lên" và "từ trên xuống", những con đường này đại diện cho cách các nhà khoa học cố gắng trả lời câu hỏi quan trọng nhất: chúng ta ở đây như thế nào ?
Phương pháp tiếp cận từ dưới lên xem xét các điều kiện của Trái đất tiền sinh học (hoặc tiền sự sống)—khoảng 4,28 tỷ đến 3,77 tỷ năm trước—và cố gắng hiểu cách sự sống hình thành từ các nguyên liệu thô có trong quá khứ xa xôi. Ngược lại, phương pháp từ trên xuống xem xét các loài động vật hiện đại và cố gắng truy tìm sinh học tiến hóa của chúng đến những ngày đầu của sự sống. Mặc dù cả hai con đường đều có những khúc quanh, ngã rẽ và sự soi sáng độc đáo, nhưng không con đường nào có thể giải thích hoàn toàn nguồn gốc của sự sống. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu hai con đường riêng biệt đó đột nhiên hợp nhất lại với nhau?
Nghiên cứu mới từ các nhà khoa học tại Cao đẳng Oberlin và Phòng thí nghiệm Động cơ Phản lực (JPL) của NASA, được công bố tuần này trên Biên bản của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia , cho biết chuỗi vận chuyển điện tử (ETC) có thể là mô liên kết giữa các phương pháp tiếp cận từ dưới lên và từ trên xuống này.
Những đặc điểm cơ bản nhất của sinh học, rằng các sinh vật được tạo thành từ tế bào, rằng chúng truyền thông tin di truyền qua DNA, rằng chúng sử dụng các enzyme protein để thực hiện quá trình trao đổi chất của chúng, tất cả đều xuất hiện thông qua các quá trình cụ thể trong lịch sử tiến hóa rất sớm”, Aaron Goldman, Phó Giáo sư Sinh học tại Cao đẳng Oberlin và là đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết trong một tuyên bố báo chí . “Hiểu được cách các hệ thống sinh học cơ bản nhất này lần đầu tiên hình thành sẽ ... giúp chúng ta hiểu sâu hơn về cách sự sống hoạt động ở cấp độ cơ bản nhất”.
Mọi sự sống đều sử dụng một loại ETC, đó là một hệ thống trao đổi chất tạo ra các dạng năng lượng có thể sử dụng được. Con người, mèo, chó và tất cả các loài động vật khác đều chứa ty thể tạo ra năng lượng từ quá trình trao đổi chất dị dưỡng (tiêu thụ thức ăn) của chúng ta. Mặt khác, thực vật là tự dưỡng do siêu năng lực ăn ánh sáng mặt trời của chúng , nhưng chúng vẫn sử dụng một dạng ETC tương tự. Ngay cả các loài ưa cực , bao gồm cả những loài sống gần các lỗ thông thủy nhiệt, cũng sử dụng các dạng ETC đặc biệt hấp dẫn.
Goldman và những người còn lại trong nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng các chuỗi vận chuyển electron này cũng có thể được "tạo điều kiện thuận lợi bởi khoáng chất và nước biển của Trái đất thời kỳ đầu ", theo thông cáo báo chí. Về cơ bản, điều này có nghĩa là các quá trình vận chuyển năng lượng giúp sự sống có thể tồn tại có thể đã có từ trước chính sự sống, tạo thành cầu nối giữa các vật liệu trơ của Trái đất thời kỳ đầu và các sinh vật sống tiến hóa từ cảnh quan ban đầu không có sự sống đó.
Mặc dù việc khám phá các quá trình ETC cổ đại này sẽ đòi hỏi một cách tiếp cận đa ngành, nhưng nó cũng cực kỳ hữu ích để tìm kiếm sự sống ở nơi khác (rốt cuộc thì các nhà khoa học từ NASA đã tham gia vào nghiên cứu này). Chúng ta càng có thể vẽ nên bức tranh về nguồn gốc sự sống trên Trái đất tốt hơn, thì các nhà khoa học có thể tìm kiếm những thành phần tương tự trên các thế giới khác .
Nhưng trở lại hành tinh này, các nhà khoa học đã xây dựng một cây cầu kết nối giữa hai con đường khám phá nguồn gốc sự sống. Ai biết chúng ta sẽ tìm thấy gì khi đi qua đó. (Popularmechanics)
Khi khám phá nguồn gốc sự sống, các nhà khoa học chủ yếu sử dụng phương pháp tiếp cận “từ dưới lên” hoặc “từ trên xuống”, ám chỉ việc phân tích Trái Đất thời tiền hoặc hậu sự sống.
Một nghiên cứu mới của các nhà khoa học từ Cao đẳng Oberlin và Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA cho thấy các chuỗi vận chuyển điện tử - một hệ thống trao đổi chất tạo ra năng lượng có thể sử dụng - có thể có trong các khoáng chất tiền sinh học và nước biển của Trái đất.
Điều này có thể mang đến cho các nhà khoa học một hướng đi mới để khám phá những năm đầu của sự sống, đồng thời giúp các nhà thiên văn học khám phá những thế giới có thành phần hóa học tương tự.
Khám phá nguồn gốc sự sống trên Trái Đất là một trong những mục tiêu lớn nhất của khoa học, và đó là một hành trình thử nghiệm dẫn đến hai con đường nổi bật. Được gọi là "từ dưới lên" và "từ trên xuống", những con đường này đại diện cho cách các nhà khoa học cố gắng trả lời câu hỏi quan trọng nhất: chúng ta ở đây như thế nào ?
Phương pháp tiếp cận từ dưới lên xem xét các điều kiện của Trái đất tiền sinh học (hoặc tiền sự sống)—khoảng 4,28 tỷ đến 3,77 tỷ năm trước—và cố gắng hiểu cách sự sống hình thành từ các nguyên liệu thô có trong quá khứ xa xôi. Ngược lại, phương pháp từ trên xuống xem xét các loài động vật hiện đại và cố gắng truy tìm sinh học tiến hóa của chúng đến những ngày đầu của sự sống. Mặc dù cả hai con đường đều có những khúc quanh, ngã rẽ và sự soi sáng độc đáo, nhưng không con đường nào có thể giải thích hoàn toàn nguồn gốc của sự sống. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu hai con đường riêng biệt đó đột nhiên hợp nhất lại với nhau?
Nghiên cứu mới từ các nhà khoa học tại Cao đẳng Oberlin và Phòng thí nghiệm Động cơ Phản lực (JPL) của NASA, được công bố tuần này trên Biên bản của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia , cho biết chuỗi vận chuyển điện tử (ETC) có thể là mô liên kết giữa các phương pháp tiếp cận từ dưới lên và từ trên xuống này.
Những đặc điểm cơ bản nhất của sinh học, rằng các sinh vật được tạo thành từ tế bào, rằng chúng truyền thông tin di truyền qua DNA, rằng chúng sử dụng các enzyme protein để thực hiện quá trình trao đổi chất của chúng, tất cả đều xuất hiện thông qua các quá trình cụ thể trong lịch sử tiến hóa rất sớm”, Aaron Goldman, Phó Giáo sư Sinh học tại Cao đẳng Oberlin và là đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết trong một tuyên bố báo chí . “Hiểu được cách các hệ thống sinh học cơ bản nhất này lần đầu tiên hình thành sẽ ... giúp chúng ta hiểu sâu hơn về cách sự sống hoạt động ở cấp độ cơ bản nhất”.
Mọi sự sống đều sử dụng một loại ETC, đó là một hệ thống trao đổi chất tạo ra các dạng năng lượng có thể sử dụng được. Con người, mèo, chó và tất cả các loài động vật khác đều chứa ty thể tạo ra năng lượng từ quá trình trao đổi chất dị dưỡng (tiêu thụ thức ăn) của chúng ta. Mặt khác, thực vật là tự dưỡng do siêu năng lực ăn ánh sáng mặt trời của chúng , nhưng chúng vẫn sử dụng một dạng ETC tương tự. Ngay cả các loài ưa cực , bao gồm cả những loài sống gần các lỗ thông thủy nhiệt, cũng sử dụng các dạng ETC đặc biệt hấp dẫn.
Goldman và những người còn lại trong nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng các chuỗi vận chuyển electron này cũng có thể được "tạo điều kiện thuận lợi bởi khoáng chất và nước biển của Trái đất thời kỳ đầu ", theo thông cáo báo chí. Về cơ bản, điều này có nghĩa là các quá trình vận chuyển năng lượng giúp sự sống có thể tồn tại có thể đã có từ trước chính sự sống, tạo thành cầu nối giữa các vật liệu trơ của Trái đất thời kỳ đầu và các sinh vật sống tiến hóa từ cảnh quan ban đầu không có sự sống đó.
Mặc dù việc khám phá các quá trình ETC cổ đại này sẽ đòi hỏi một cách tiếp cận đa ngành, nhưng nó cũng cực kỳ hữu ích để tìm kiếm sự sống ở nơi khác (rốt cuộc thì các nhà khoa học từ NASA đã tham gia vào nghiên cứu này). Chúng ta càng có thể vẽ nên bức tranh về nguồn gốc sự sống trên Trái đất tốt hơn, thì các nhà khoa học có thể tìm kiếm những thành phần tương tự trên các thế giới khác .
Nhưng trở lại hành tinh này, các nhà khoa học đã xây dựng một cây cầu kết nối giữa hai con đường khám phá nguồn gốc sự sống. Ai biết chúng ta sẽ tìm thấy gì khi đi qua đó. (Popularmechanics)
