Mọi sự sống trên Trái đất đều bắt nguồn từ một tổ tiên, giờ chúng ta đã biết đó là gì

Mỗi sự sống trên Trái đất, từ cây cối đến động vật hay con người, đều có chung một điều kỳ diệu: mã di truyền giống nhau. Mỗi sinh vật sử dụng một bộ mã di truyền gồm 4 chữ cái DNA, từ đó hình thành nên mọi chức năng của cơ thể.

Ribosome (một phần trong tế bào) đọc mã này và tạo ra những axit amin — những khối xây dựng cơ bản của protein, sau đó sử dụng ATP (năng lượng tế bào) để hoàn thành nhiệm vụ.

Điều đáng chú ý là tất cả các sinh vật đều chia sẻ một hệ thống di truyền chung. Chính vì vậy, các nhà sinh vật học đã không ngừng tìm kiếm tổ tiên chung của tất cả các sinh vật trên Trái đất, được gọi là LUCA (Last Universal Common Ancestor) — tổ tiên chung cuối cùng. LUCA là sinh vật tồn tại từ rất lâu trước khi có sự phân hóa thành các nhóm vi khuẩn và cổ khuẩn ngày nay.

Một mã di truyền chung cho tất cả sự sống

Hệ thống sống trên Trái đất dường như không phải là kết quả của sự ngẫu nhiên. Có một bộ mã di truyền duy nhất, cùng một cách tạo ra protein và sử dụng năng lượng chung — tất cả đều giống nhau. Điều này không phải sự trùng hợp.

Tiến sĩ Edmund Moody từ Đại học Bristol giải thích rằng mặc dù có sự thay đổi qua từng thời kỳ, nhưng các tổ tiên của mọi sinh vật vẫn sử dụng những gen cơ bản giống nhau. Nhóm của ông đã tìm ra khoảng 2.600 gen mà LUCA có thể sở hữu, tương đương với một loài vi khuẩn hiện đại.

Bộ công cụ phát triển của LUCA

Bộ gen của LUCA không chỉ bao gồm các gen cơ bản như trong vi khuẩn hiện nay, mà còn có những máy bơm màng và công cụ sửa chữa DNA, cho thấy rằng LUCA có khả năng tự duy trì sự sống mà không cần phải phụ thuộc vào môi trường xung quanh.

Hơn nữa, LUCA còn có khả năng chuyển hóa carbon dioxide thành acetate — một quá trình hóa học cung cấp năng lượng cho tế bào.

Các nghiên cứu cho thấy LUCA có thể đã sống vào khoảng 4,2 tỷ năm trước, chỉ vài trăm triệu năm sau khi Trái đất hình thành. Khi đó, Trái đất vẫn còn rất nhiều tác động từ các vụ va chạm tiểu hành tinh và núi lửa, nhưng LUCA có thể đã tìm thấy nơi trú ẩn ấm áp dưới các lỗ thông thủy nhiệt dưới đáy biển, nơi có đủ khoáng chất để hỗ trợ sự sống.

Hệ thống miễn dịch và sự tiến hóa

Một điều thú vị là LUCA không chỉ đơn giản là một sinh vật cơ bản, mà còn có một hệ thống miễn dịch sơ khai, giống với hệ thống CRISPR hiện nay. Điều này chứng tỏ rằng ngay từ thời kỳ đầu, sinh vật đã phải chiến đấu với virus — một yếu tố quan trọng thúc đẩy sự phát triển của các hệ thống phòng thủ và trao đổi chất trong tế bào.

LUCA và môi trường sống

LUCA không sống một mình mà còn giao lưu với các loài vi khuẩn khác. Các sinh vật như vi khuẩn sinh khí metan có thể đã chia sẻ các sản phẩm phụ với LUCA, tạo ra một hệ sinh thái nhỏ trong các lỗ thông thủy nhiệt. Điều này chứng tỏ sự sống có thể đã bắt đầu phát triển theo kiểu cộng sinh, với sự tương tác và hỗ trợ lẫn nhau giữa các loài.

Tại sao LUCA quan trọng?

LUCA không chỉ là tổ tiên của mọi sự sống trên Trái đất, mà còn là chìa khóa để hiểu về sự phát triển của sự sống trên các hành tinh khác.

Giáo sư Philip Donoghue từ Đại học Bristol nhấn mạnh rằng những nghiên cứu về LUCA có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về quá trình tiến hóa của sự sống và cách mà sự sống có thể phát triển trên các hành tinh ngoài Trái đất.

Cái nhìn về tương lai

Các nghiên cứu tiếp theo sẽ giúp chúng ta tìm hiểu thêm về tổ tiên và tiến trình tiến hóa của sự sống. Những khám phá mới từ các lỗ thông thủy nhiệt dưới đáy biển và các công nghệ giải trình tự gen tiên tiến sẽ mở rộng hiểu biết của chúng ta về LUCA và sự sống cổ đại.

Nhưng dù sao, điều quan trọng là: sự sống không phải là một sự tình cờ. Nó đã bắt đầu mạnh mẽ từ rất lâu, với đầy đủ công cụ, sẵn sàng chống lại virus và xây dựng lại môi trường xung quanh. Và sự sống hôm nay vẫn mang trong mình dấu ấn của tổ tiên ấy.

(theo Earth, Nature Ecology & Evolution)

Ngọc Ánh