Các nhà khoa học có lẽ đã tiến một bước gần hơn tới việc trả lời câu hỏi muôn thuở: “Sự sống đến từ đâu?”
Theo Smithsonian National Museum of Natural History, những ghi chép sớm nhất về sự sống trên Trái Đất có niên đại khoảng 3.7 tỷ năm trước. Tuy nhiên, các nhà khoa học tin rằng các điều kiện hóa học cần thiết để hỗ trợ cho sự tồn tại của các loài đã xuất hiện từ khoảng bốn tỷ năm về trước.
Để thực hiện mọi các phản ứng hóa học quan trọng cho phép sự sống tồn tại, các dạng vật thể sống đầu tiên cần phải có một cách nào đó để tách chất hóa học bên trong này khỏi thế giới bên ngoài. Nhập tế bào nguyên mẫu là việc tập hợp chất béo hình cầu tạo ra bong bóng bảo vệ xung quanh những gì bên trong tế bào.
Những bong bóng mỡ này cuối cùng đã phát triển thành các màng phức tạp bao quanh tế bào của chúng ta ngày nay. Vậy chúng có nguồn gốc từ đâu?
Trong một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Chem, các nhà khoa học từ Scripps Research đã vạch ra một lối đi vô cùng hợp lý về cách các tế bào nguyên mẫu này lần đầu tiên hình thành và tiến triển về mặt hóa học để cho phép chúng đa dạng hóa chức năng của bản thân.
Trọng tâm của khám phá này là một họ phân tử được gọi là phốt phát – các phân tử chứa phốt pho và oxy, hiện diện trong hầu hết mọi phản ứng hóa học trong cơ thể. Màng tế bào của con người được tạo thành từ các phân tử gọi là phospholipid, bao gồm một “đầu” phốt phát và một “đuôi” béo và tự tập hợp thành một bong bóng bảo vệ xung quanh tế bào của mỗi người.
Ramanarayanan Krishnamurthy, đồng tác giả cấp cao và giáo sư tại Khoa Hóa học tại Scripps Research, cho biết trong một tuyên bố: “phốt phát được kết hợp vào các cấu trúc giống tế bào sớm hơn so với những gì được biết trước đây, tạo nên các khối xây dựng cho sự sống.”
Phát hiện này giúp con người hiểu rõ hơn về môi trường hóa học của Trái đất từ thuở sơ khai để tiếp tục khám phá nguồn gốc của sự sống và cách nó phát triển trên Trái Đất từ những năm đầu tiên.
Trong nghiên cứu này, Krishnamurthy, đồng tác giả cao cấp Ashok Deniz, và nhóm của họ tại Scripps Research đã xác định được ba hỗn hợp hóa chất có khả năng kết hợp với nhau để tạo thành các tế bào nguyên mẫu ban đầu này. Chúng bao gồm axit béo và glycerol, các phân tử giữ đầu photphat và đuôi béo với nhau trong màng tế bào của con người.
Sau đó, nhóm thử nghiệm thay đổi các điều kiện và thành phần của các hỗn hợp này trước khi kiểm tra xem có bong bóng giống tế bào nguyên sinh nào tự hình thành hay không. Khi kết thúc thí nghiệm, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng phốt phát đã được tích hợp vào cấu trúc của các bong bóng giống như tế bào nguyên mẫu.
Deniz cho biết rằng họ đã phát hiện ra một lời giải hợp lý về cách phospholipid xuất hiện trong quá trình tiến hóa hóa học này. Việc phát hiện ra các chất hóa học ban đầu có thể đã chuyển đổi như thế nào để cho phép sự sống trên Trái Đất xuất hiện khiến họ vô cùng phấn khởi. Phát hiện của các nhà khoa học cũng gợi ý về vô số vật lý hấp dẫn đóng vai trò làm chức năng quan trọng trong quá trình hình thành các tế bào hiện đại.
Đối với những khám phá trong tương lai, nhóm nghiên cứu này dự định thử nghiệm cách các bong bóng giống tế bào nguyên mẫu hợp nhất và phân chia để hiểu rõ hơn về các quá trình động của tế bào nguyên mẫu trong môi trường vào thời sơ khai của Hành Tinh Xanh.
