Phát hiện thủy tổ của mọi sự sống?

Các nhà khoa học vừa tìm ra bộ gen được cho là tổ tiên của mọi sự sống trên trái đất sau một quá trình dài sàng lọc gen.

Luca là sinh vật đơn bào

Theo đó, chân dung tổ tiên muôn loài dần hé lộ là một vi khuẩn đơn bào, được đặt tên là Luca, sống cách đây 4 tỷ năm trước, khi trái đất mới chỉ 560 triệu năm tuổi.

Phát hiện này sẽ quyết định giả thuyết nào đúng: sự sống bắt đầu trong môi trường khắc nghiệt như miệng núi lửa và đứt gãy khí dưới biển, hay có nguồn gốc từ "một chiếc ao nhỏ ấm áp" như Darwin đề xuất.

Từ trước tới nay, giới khoa học vẫn chưa thống nhất được nguồn gốc của các sinh vật sống là từ đâu, các sinh vật nhân sơ như vi khuẩn, khuẩn cổ (không có màng nhân) hay sinh vật nhân chuẩn (có màng nhân và nhân con). Khuẩn cổ hoạt động giống như vi khuẩn hiện đại, chỉ khác quá trình trao đổi chất, còn sinh vật nhân chuẩn có mặt trong hầu hết động vật và thực vật.

Luca phát triển ra vi khuẩn, sinh vật nhân chuẩn, nấm và cả đông thực vật

Các chuyên gia thống nhất rằng vi khuẩn và khuẩn cổ xuất hiện đầu tiên rồi tới nhân chuẩn, mở đường cho các nhà sinh vật học tiến hóa, trong đó có William F. Martin từ Đại học Heinrich Heine tại Düsseldorf, Đức, cố gắng tìm ra và phân biệt bản chất của vi khuẩn và khuẩn cổ. Nhóm nghiên cứu do ông phụ trách bắt đầu với gen mã hóa protein trên hàng nghìn vi khuẩn tại các ngân hàng dữ liệu DNA.

Cũng giống như một số gen có vai trò tương tự trên người và chuột đều có mặt trên tổ tiên động vật có vú, tiến sĩ Martin và các đồng nghiệp đã tách được 335 trên 6 triệu gen chung được cho là có nguồn gốc từ thủy tổ vi khuẩn và khuẩn cổ mang tên Luca.

Miệng núi lửa dưới biển

Gen thích nghi với môi trường, nên tiến sĩ Martin cũng hy vọng tìm ra được nơi mà Luca từng sống. Kết quả làm ông sửng sốt, vì cả 335 gen này đều của sinh vật sống trong điều kiện khắc nghiệt nơi đứt gãy phun nham thạch và kim loại nặng cùng khí hóa học dưới đáy đại dương.

Với điều kiện đó dường như Luca đã chuyển hóa hydro làm năng lượng. Kết quả này càng vững chắc khi có mặt enzyme gyrase ngược chỉ có ở vi khuẩn sống ở nhiệt độ cực cao. Giảng viên James O. McInerney từ Đại học Manchester đã bình luận rằng đây là bước tiến lớn, cung cấp cái nhìn sâu sắc vào sự sống 4 tỷ năm trước.

Tuy nhiên, giới khoa học mặc dù công nhận Luca, họ vẫn chưa chấp nhận rộng khẳng định của Martin cho rằng Luca là thủy tổ sự sống, vì Luca sống dựa trên cả kim loại và hydro chứ không có dấu hiệu thích nghi trên đất liền.

Khí trào từ mạch đại dương

Những người ủng hộ Martin lại cho rằng Luca là sinh vật tinh vi tiến hóa từ nguồn gốc không giống với cơ chế sinh học hiện giờ, tức là hình thành từ các chất hóa học trên trái đất.

Bằng chứng cho thấy Luca có thể tổng hợp các protein phức tạp, nên các chất khác không phải là vấn đề lớn, nhưng lại chưa có bằng chứng cho điều đó. Nghiên cứu sinh Steven A.Benner từ Viện Tiến hóa phân tử ứng dụng nhận xét: "Điều đó giống như là bạn có thể đóng máy bay Boeing nhưng lại không thể chế biến sắt vậy".

Nhà hóa học John Sutherland từ ĐH Cambridge (Anh) cho rằng ánh nắng mặt trời có vai trò làm năng lượng thúc đẩy phản ứng trao đổi chất, nên sự sống phải bắt đầu từ các hồ nước thay vì sâu dưới đại dương. Ông cũng cho rằng dưới biển sâu khó mà có tác động nào để các phân tử hóa học biến đổi thành tế bào sinh học.

Tuy nhiên, ông không tham gia bác bỏ kết luận của Martin vì quá trình tiến hóa rất phức tạp, khó có thể nghiên cứu chính xác từng giai đọan suốt 4 tỷ năm nên chưa thể đưa ra kết luận chính thức.