Tinh thể mật mã của sự sống

[vua_biotech]

Hệ thống quảng cáo SangNhuong.com

TINH THỂ MẬT MÃ CỦA SỰ SỐNG

Một trong những bí ẩn lớn nhất về nguồn gốc sự sống là làm thế nào những thành phần hóa học cần thiết lại có thể liên kết với nhau theo một trật tự phức tạp và hợp lý như vậy. Trên một hành tinh chứa đầy những hợp chất hóa học, liệu có một ?tai nạn? hạnh phúc của tự nhiên nào có thể dẫn tới dấu hiệu đầu tiên của sự sống?

Đối với Alexander Graham Cairns Smith, dấu hiệu đầu tiên đó nếu có thì hẳn phải do sự xuất hiện của một tinh thể.

Cains Smith, một nhà hóa học hữu cơ thuộc ĐHTH Glasgow, Scotland đã nhìn thấy sự liên hệ cần thiết giữa cấu trúc của các phân tử ADN và một vài dạng tinh thể khoáng. Ông nói rằng trong khi ở thế giới hóa học vô cơ, các dạng cấu trúc tinh thể hình thành giống nhau là quá phổ biến thì điều đó thật là hiếm trong hóa hữu cơ, có lẽ chỉ có ADN và ANR là 2 phân tử hữu cơ có tính chất này: tạo ra những phân tử giống hệt nhau.

Bốn axit amin cơ sở để tạo thành một phân tử ADN là adenin, cytone, guanin và thymin - chúng không tự sắp xếp với nhau một cách vô cùng theo một trật tự nhất định (như là ACGTACGTACGT..). Trái lại, cấu trúc kết hợp của chúng có thay đổi, giống như một mã vạch vậy. Sự biến đổi này trong ADN dẫn tới nhưng sự khác nhau giữa các loài và việc copy những trình tự phức tạp đó là cơ sở của quá trình di truyền. Cairns Smith đã nhìn nhận khả năng tạo ra nhưng bản copy có độ tin cậy này của trình tự ADN là một điểm giống nhau quan trọng giữa một số tinh thể vô cơ và phân tử ADN.

Các tinh thể thạch anh phát triển vượt ra ngoài một lỗ xốp trong đá giầu dung dịch khoáng. Các tinh thể có thể phát trển nhanh, chậm hoặc dừng hẳn phụ thuộc vào sự thay đổi nhiệt độ và nồng độ khoáng. Hình dạng hình học của tinh thể phụ thuộc vào quy tắc lặp lại theo chu kỳ của những nguyên tử tiếp xúc nhau

Ông nói:? Đối với tôi, một trong những điều kỳ diệu của sự sống là tính chính xác của các ADN khi tạo ra các bản copy trong tế bào, Sự tái tạo đó có tính chính xác không tin nổi, nếu không thì không ai trong chúng ta có thể tồn tại được lấy một phút?.

Mã vạch đầu tiên của sự sống?

Vào năm 1949, nhà khoa học người Ailen J.D. Bernal đã cho rằng các vật liệu sét có thể chính là môi trường cho những phân tử sự sống đầu tiên xuất hiện. Cách tiếp cận này có thể giải thích cho vấn đề làm thế nào những phân tử sự sống riêng biệt có thể đến đựoc với nhau trong mớ hỗn độn ban đầu.
Ý tưởng của Cairns Smith đã đưa lý thuyết của Bernal tiến thêm một bước. Trong tư tưởng của ông, các lớp đất sét không chỉ đóng vai trò hấp thu những hóa chất nhất định từ môi trường lên bề mặt, mà các lớp đất sét còn hoạt động như vật mang thông tin gen di truyền đầu tiên, rất giống với công việc mà cặp đôi ADN vẫn làm ngày nay.

Cairns Smith không cho rằng các lớp tinh thể sét là ?vật sống? giống như các ADN, nhưng bằng cách đóng vai như những vật liệu chuyền gen di truyền cho sự sống hồi đầu, các tinh thể khoáng sét đã tạo một vạch nối giữa thế giới vô cơ và hóa học hữu cơ.

Và tới một thời điểm nào đó, sự sống vùng mình thoát khỏi những vật đóng vai trò di truyền của mình - đất sét. Những hợp chất hữu cơ hình thành từ những phản ứng hóa học trên các lớp đất sét đã có thể tự ổn định để ?sống? độc lập với nơi sinh ra chúng, và chúng cũng đã đủ sự phức tạp để có thể tự copy gen di truyền cho các thế hệ trong tương lai.

Một số dạng kết hợp của lớp khoáng chắc chắn sẽ tốt hơn các dạng khác trong việc sắp xếp các phân tử hữu cơ và cuối cùng dẫn tới việc biến thànhcác vật liệu di truyền. Một trong những ứng cử viên nặng ký cho khuôn mẫu di truyền là authigenic chlorite, một dạng khoáng có thể tạo nhiều hình dạng phức tạp giống như cải bruxen. Các tinh thể clorit này phát triển bên trong các lỗ xốp nhưng không ngăn chặn các dòng chảy bên trong đất sét (hoặc đá) ? đây là một tiêu chuẩn rất quan trọng cho sự sống đầu tiên có thể nẩy mầm và tồn tại. Tuy nhiên, theo Cairns-Smith, có thể có nhiều dạng cấu trúc hỗn hợp cùng đóng góp vào sự phát triển của sự sống chứ không chỉ là một dạng riêng lẻ.

Lần đầu tiên Cains Smith đưa ra ý tưởng trên là vào những năm 60 của thế kỷ trước. ông đã viết về đề tài này trong một số cuốn sách và tạp chí. Một số nhà khoa học coi ý tưởng đó là sáng tạo và gây tò mò. Nhưng nhiều nhà khoa học khác thì coi đó không có ý nghĩa gì bởi vì hiện nay người ta cho rằng sự sống không có bằng chứng liên quan tới nguồn gốc vô cơ. Hầu hết các nhà khoa học làm việc trên vấn đề nguồn gốc sự sống thường tập trung vào làm sao những phân tử đường đơn giản , các amino acid và các hợp chất hữu cơ khác lại ?gắn? được với nhau để tạo thành các axit nucleic và các protein.

Cairns Smith lại cho rằng một xâu chuỗi những sự kiện để tạo thành các protein là một điều không thể . Các axit nucleic và protein quá phức tạp để có thể đựoc hình thành từ những phần từ hữu cơ đơn giản.

Ông nói:? Một dạng khởi tạo đơn giản ra đời trước, và rồi những thứ như các phân tử của sự sống được hình thành một cách chắc chắn. Tất nhiên là không có sự báo trước ở đây, nhưng ngay sau khi một quá trình tiến hóa xẩy ra, thế giới này hẳn đã thay đổi và tự nhiên có thể đã có những bộ đồ chơi mới của mình để chơi?

Nếu các tinh thể cung cấp điều kiện cho nguồn gốc của sự sống, điều đó có nghĩa là khả năng có sự sống ở nhiều nơi ngoài Trái đất bởi vì các tinh thể khoáng hẳn phải rất dồi dào trong những hành tinh hoặc vệ tinh có bề mặt rắn, cho dù các khoáng đó có thể khác với khoáng trên Trái đất của chúng ta. Nếu thuyết của Cairns-Smith mà đúng, những ?tia lửa? hình thành sự sống có thể đang le lói đâu đó trong những lớp tinh thể bề mặt có trong khắp vũ trụ này.

Thohry (Theo Space.com)
Box Thiên văn học - ttvnol.com

Điểm bài viết +4