DNA có thể đã tồn tại từ rất lâu trước khi có sự sống | H-care.vn

Newscientist 0 lượt xem
DNA có thể đã tồn tại từ rất lâu trước khi có sự sống

 | H-care.vn

Hình ảnh mặc định của nhà khoa học mới

Ẩn mình trong buổi bình minh của thời gian

(Ảnh: Snorri Gunnarsson/Flickr/Getty)

Bước ngoặt mới nhất trong câu chuyện nguồn gốc sự sống là một chuỗi xoắn kép. Các nhà hóa học gần chứng minh được rằng các khối xây dựng của DNA có thể hình thành một cách tự nhiên từ các hóa chất được cho là có mặt trên Trái đất nguyên thủy. Nếu họ thành công, công việc của họ sẽ gợi ý rằng DNA có thể đã xác định trước sự ra đời của sự sống.

DNA cần thiết cho hầu hết mọi sự sống trên Trái đất, tuy nhiên hầu hết các nhà sinh vật học đều nghĩ rằng sự sống bắt đầu từ RNA. Giống như DNA, nó lưu trữ thông tin di truyền. Ngoài ra, RNA có thể gấp lại thành những hình dạng phức tạp để có thể gắn vào các phân tử khác và tăng tốc độ phản ứng hóa học, giống như protein, và nó có cấu trúc đơn giản hơn DNA nên có thể dễ dàng tạo ra hơn.

Sau nhiều thập kỷ cố gắng, vào năm 2009, các nhà nghiên cứu cuối cùng đã thành công trong việc tạo ra RNA bằng cách sử dụng các hóa chất có khả năng tồn tại trên Trái đất sơ khai. Matthew Powner, hiện đang làm việc tại Đại học College London, và các đồng nghiệp của ông đã tổng hợp được hai trong số bốn nucleotide tạo nên RNA. Thành tựu của họ gợi ý rằng RNA có thể đã hình thành một cách tự phát, hỗ trợ mạnh mẽ cho ý tưởng rằng sự sống bắt đầu trong một “thế giới RNA”.

Công việc mới nhất của Powner cho thấy có thể nên suy nghĩ lại. Anh ấy đang cố gắng tạo ra các nucleotide DNA thông qua các phương pháp tương tự như phương pháp mà anh ấy đã sử dụng để tạo ra các nucleotide RNA vào năm 2009. Và anh ấy đang tiến gần đến.

Nucleotide bao gồm một loại đường gắn với phốt phát và một phân tử bazơ chứa nitơ; những cơ sở này là những chữ cái quen thuộc của mã di truyền. Các nucleotide DNA kết hợp với nhau để tạo thành DNA khó tạo ra hơn các nucleotide RNA vì DNA sử dụng một loại đường khác khó tạo ra hơn.

Bắt đầu với một hỗn hợp các chất hóa học, nhiều chất trong số đó được cho là đã có mặt trên Trái đất sơ khai, Powner hiện đã tạo ra một loại đường giống như DNA gắn với một phân tử gọi là AICA, tương tự như một bazơ (Tạp chí của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳdoi.org/h6q).

Vẫn còn nhiều việc phải làm. Chủ sở hữu cần chuyển AICA thành bazơ và thêm phốt phát. Phân tử của bạn cũng có một nguyên tử lưu huỳnh không mong muốn, giúp ích cho các phản ứng, nhưng bây giờ cần phải loại bỏ. Tuy nhiên, một nucleotide DNA chỉ còn vài năm nữa, Christopher Switzer thuộc Đại học California, Riverside cho biết. “Chuyện bây giờ gần như là chuyện đã rồi.”

Điều đó có thể có ý nghĩa quan trọng đối với sự hiểu biết của chúng ta về nguồn gốc của sự sống. Cho đến nay, các nhà hóa học tiền sinh học phần lớn đã bỏ qua DNA, bởi vì sự phức tạp của nó cho thấy rằng nó không thể hình thành một cách tự phát. Steven Benner của Tổ chức Tiến hóa Phân tử Ứng dụng ở Gainesville, Florida cho biết: “Mọi người và anh em của họ đã nói ‘RNA, RNA, RNA’.

Sự khôn ngoan thông thường là sự sống dựa trên RNA cuối cùng đã thay đổi thành DNA vì DNA lưu trữ thông tin tốt hơn. Nói cách khác, các sinh vật RNA tạo ra DNA đầu tiên.

Nếu đó là sự thật, cuộc sống đã tạo ra sự thay đổi như thế nào? Các sinh vật hiện đại có thể chuyển đổi nucleotide RNA thành nucleotide DNA, nhưng chỉ sử dụng các enzyme đặc biệt tốn kém để sản xuất về mặt năng lượng và vật liệu. “Bạn phải biết rằng DNA làm điều gì đó tốt cho bạn trước khi bạn phát minh ra thứ gì đó tương tự,” Switzer nói.

Ông nói rằng câu chuyện sẽ có ý nghĩa hơn nếu các nucleotide DNA có mặt tự nhiên trong môi trường. Các sinh vật có thể đã lấy chúng và sử dụng chúng, sau đó phát triển các công cụ để tạo ra DNA của riêng chúng một khi người ta thấy rõ rằng phân tử này có lợi như thế nào và khi nguồn cung cấp tự nhiên bắt đầu cạn kiệt.

“Các sinh vật có thể đã sử dụng DNA tự nhiên và sau đó phát triển các công cụ để tạo ra DNA của riêng mình”

Matthew Levy, thuộc Đại học Y khoa Albert Einstein ở Thành phố New York, cho biết các sinh vật ban đầu phải tìm kiếm vật liệu theo cách này. “Trái đất sơ khai có lẽ là một mớ hỗn độn đẫm máu,” anh ấy nói, với đủ loại tùy chọn phong phú được cung cấp.

Chủ sở hữu đề xuất một giải pháp thay thế khác. Sự sống có thể đã bắt đầu với một “thế giới của RNA và DNA”, trong đó hai loại nucleotide được trộn lẫn với nhau. Đồng tác giả của Powner, Jack Szostak của Trường Y Harvard đã chỉ ra rằng các phân tử “lai” chứa hỗn hợp các nucleotide DNA và RNA có thể thực hiện một số chức năng của RNA tinh khiết (Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, doi.org/bj8r97). Powner gợi ý rằng sự sống bắt đầu sử dụng các phân tử lai này, dần dần tinh chế chúng thành DNA và RNA.

Benner nói rằng sẽ hợp lý hơn nếu sự sống đầu tiên sử dụng DNA và RNA tinh khiết càng sớm càng tốt. Cả hai đều hoạt động tốt hơn so với các phân tử lai.

Tuy nhiên, ngay bây giờ, không có gì để cho chúng ta biết chính xác cách thức và thời điểm sự sống sử dụng DNA lần đầu tiên. Levy nói: “Nó gần như trở thành một trò chơi phiêu lưu do chính bạn lựa chọn.

Thêm về các chủ đề này:

See also  Sự tiến hóa của loài người: câu chuyện mới tuyệt vời về nguồn gốc của loài người chúng ta | H-care.vn
Bài viết liên quan

Leave a Reply

Your email address will not be published.

Protected with IP Blacklist CloudIP Blacklist Cloud