Giải mã "bài toán con gà có trước hay quả trứng có trước?"
Protein là nền tảng cho mọi hoạt động sống – từ hình thành xương cho đến hỗ trợ miễn dịch. Nhưng nghịch lý ở chỗ, protein được tạo ra nhờ chính quá trình tổng hợp protein, vốn cần đến sự tham gia của enzyme (cũng là protein). Vậy, ở thuở sơ khai, protein đầu tiên được hình thành bằng cách nào?
Nhóm nghiên cứu do giáo sư Matthew Powner từ Đại học College London dẫn đầu đã tìm cách giải bài toán này. Họ tập trung vào axit ribonucleic (RNA) – phân tử “anh em” của DNA – vốn có khả năng lưu trữ thông tin di truyền. Trong thí nghiệm, nhóm đã “kích hoạt” một axit amin bằng cách loại bỏ phân tử nước, khiến nó trở nên dễ phản ứng. Tuy nhiên, ở trạng thái này, axit amin không tự gắn trực tiếp vào RNA.
Câu trả lời xuất hiện khi các nhà khoa học đưa vào một nhóm phân tử có chứa lưu huỳnh gọi là thiol. Điều bất ngờ là thiol phản ứng với axit amin trong nước, sau đó từ từ chuyển axit amin này sang RNA. Nhiều hợp chất như vậy tiếp tục kết hợp và hình thành protein trong tế bào. “Cơ chế này gần như giải quyết hoàn toàn bài toán: làm thế nào protein được tạo ra mà không cần protein khác”, Powner nhấn mạnh.
Dấu ấn hoá học của 4 tỷ năm trước
Phản ứng này có thể đã diễn ra trong các ao hồ trên Trái đất sơ khai cách đây khoảng 4 tỷ năm. Trong khi nồng độ hoá chất ở đại dương có thể quá loãng để duy trì nồng độ phản ứng cần thiết.
Điều thú vị là bằng chứng tiến hóa cho thấy, cơ chế gắn axit amin vào RNA có thể là “tính năng cổ xưa nhất” của sinh học phân tử vẫn tồn tại trong tế bào của chúng ta ngày nay. Aaron Goldman, nhà sinh học tại Đại học Oberlin, nhận định phát hiện này hé mở về một hình thức sơ khai của mã di truyền, giúp giải thích cách quá trình tổng hợp protein khởi đầu từ những bước đầu tiên.
Không chỉ giúp giải mã bí ẩn trên Trái đất, nghiên cứu này còn cung cấp manh mối về cách sự sống sớm được khởi động hoặc có thể xuất hiện trên các hành tinh khác.
Dù chưa phải câu trả lời cuối cùng cho khởi nguyên sự sống, nghiên cứu này là một bước tiến lớn, mang lại cái nhìn mới về mối liên hệ hóa học giữa RNA và axit amin, dường như là một phản ứng quan trọng trong giai đoạn đầu tiến hóa sự sống.
