Các nhà khoa học có thể giải thích bí ẩn lâu đời về sự tiến hóa của sự sống đơn bào bằng cách sử dụng đá steroid nguyên được tìm thấy trong đá 1,6 tỉ năm tuổi. Các hợp chất này được tạo ra bởi các sinh vật nhân chuẩn, tức là các tế bào có nhân và các bào quan bên trong được bao bọc bởi màng. Thực vật, nấm và động vật là những ví dụ về sinh vật nhân chuẩn hiện đại. Mặt khác, sinh vật nhân sơ, bao gồm vi khuẩn và vi khuẩn cổ, thiếu những đặc điểm này. Dựa trên dữ liệu phân tử, các nhà nghiên cứu biết rằng sinh vật nhân chuẩn đơn bào đã tiến hóa lần đầu tiên cách đây ít nhất 2 tỉ năm, nhưng có rất ít hồ sơ hóa thạch về những ngày đầu tiên của chúng.
Các steroid mà sinh vật nhân chuẩn tạo ra như một thành phần của màng của chúng không được phát hiện trong hồ sơ hóa thạch cho đến khoảng 800 triệu năm trước. Các nhà khoa học cho rằng đó là nguồn gốc đã tạo ra các steroid này và tổ tiên chung gần nhất của sinh vật nhân chuẩn hiện đại, bao gồm cả con người chúng ta ngày nay, đã có mặt trên Trái đất cách đây khoảng 1,2 tỉ năm. Sự ngộ nhận đó dẫn đến hiểu lầm về lý do tại sao chúng không xuất hiện trong đá cổ đại.
Các nhà nghiên cứu hiện đã biết rằng họ đang tìm kiếm sai thứ. Họ đã phát hiện ra tiền chất từ các bước đầu tiên trong quá trình trao đổi chất của vi khuẩn thay vì tìm kiếm các hợp chất steroid có lớp vỏ như hiện tại. Nhóm nghiên cứu đã công bố kết quả của họ vào ngày 7.6 trên tạp chí Nature.
Tác giả đầu tiên của nghiên cứu, Jochen Brocks, giáo sư tại Trường Nghiên cứu Khoa học Trái đất tại Đại học Quốc gia Úc, nói: "Nó (steroid nguyên) giống một thứ gì đó hiển nhiên xuất hiện hàng ngày, nhưng chúng ta không 'nhìn thấy' nó. Nhưng một khi chúng ta hiểu nó trông như thế nào, chúng ta đột nhiên quan sát nó ở khắp mọi nơi.
Giới sinh vật nhân thực
Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra các phân tử cần tìm trên tất cả các loại đá trầm tích từ 1 tỉ đến 1,6 tỉ năm trước sau khi họ định vị được chúng. Theo Brocks, điều đó làm thay đổi bức tranh về những gì các nhà nghiên cứu ban đầu nghĩ về sự phong phú ban đầu của sinh vật nhân chuẩn (gồm 3 giới động vật, thực vật và nấm).
Ông nói: "Trước đây chúng tôi từng cho rằng sinh vật nhân chuẩn có số lượng rất ít hoặc bị hạn chế ở những môi trường cận biên nơi không thể tìm thấy hóa thạch phân tử. Bây giờ có vẻ như các dạng nguyên hơn có thể khá phổ biến ngay cả trong môi trường sống ngoài khơi.
Các hợp chất lần đầu tiên được phát hiện trong đá hình thành dưới đáy đại dương cổ đại trồi lên mặt đất ở phía bắc Australia. Tuy nhiên, khi các nhà nghiên cứu tiếp tục cuộc tìm kiếm những tảng đá hàng tỉ năm tuổi trên toàn cầu, họ đã phát hiện ra dấu vết của steroid cổ đại từ khắp nơi trên thế giới, bao gồm cả ở Tây Phi, Scandinavia và Trung Quốc.
Các mẫu cổ nhất có niên đại 1,64 tỉ năm; các nhà nghiên cứu vẫn chưa tìm thấy những tảng đá cổ hơn được bảo quản đủ tốt để phân tích. Ngoài ra, Brocks tuyên bố rằng có một khoảng trống thời gian trong hồ sơ dữ liệu của họ từ 800 triệu đến 1 tỉ năm trước vì không có nhiều đá biển từ khoảng thời gian đó vẫn còn tồn tại. Tuy nhiên, thời gian đó lại nằm ngay thời điểm mà sinh vật nhân chuẩn hiện đại có khả năng bắt đầu xuất hiện cao nhất. Do đó, điều quan trọng là phải lấp đầy những khoảng trống đó để giải quyết mọi thắc mắc.
Bước ngoặt trong tiến hóa của sinh vật
Theo Laura Katz, nhà sinh vật học tại Đại học Smith, người nghiên cứu sự tiến hóa của sinh vật nhân chuẩn nhưng không tham gia vào nghiên cứu, phát hiện mới là một "bước tiến đáng kể" trong việc bổ sung thông tin còn thiếu về sinh vật nhân chuẩn sơ khai.
Katz giải thích rằng "Báo cáo khoa học này đang giúp chúng tôi hiểu được những sinh vật nhân chuẩn ban đầu và giúp chúng tôi mường tượng chúng có thể trông như thế nào."
Andrew Roger, nhà sinh học phân tử tại Đại học Dalhousie ở Canada, người không tham gia nghiên cứu, cũng cho biết những sinh vật này tiến hóa trong một môi trường rất khác so với môi trường ngày nay. Roger giải thích rằng bầu khí quyển của Trái đất không chứa hàm lượng oxy đáng kể cho đến 2,4 tỉ năm trước và mãi đến 650 triệu năm trước mới đạt đến mức oxy như hiện giờ.
Bởi vì phần lớn sinh vật nhân chuẩn sử dụng oxy trong quá trình trao đổi chất của chúng, ông nói: "Mức độ oxy trong khí quyển có thể đóng một vai trò quan trọng trong thời điểm tiến hóa của sinh vật nhân chuẩn." Katz thậm chí còn có khả năng là nhờ các steroid mới phát triển đã cho phép các sinh vật nhân chuẩn ban đầu di chuyển vào môi trường mới giàu oxy.
Đó là bước tiến đột phá để từ một sinh vật đơn bào phát triển thành một sinh vật đa bào, một động vật và cuối cùng là một con người. Hãy nhớ rằng chỉ mất hơn 3 triệu năm để tiến hóa từ vượn sang người; tuy nhiên, nếu một sinh vật đơn bào tiến hóa từ sinh vật đơn bào sang sinh vật đa bào, thì phải mất hàng tỉ năm.
Một cấu hình đặc biệt của bốn vòng cyclohexane được nối với nhau tạo nên sự sắp xếp của hợp chất hữu cơ được gọi là steroid. Các chất béo ăn cholesterol, hormone sinh dục estradiol và testosterone, cũng như thuốc chống viêm dexamethasone là một vài ví dụ về các steroid. Lõi của steroid được tạo thành từ 20 nguyên tử cacbon liên kết với nhau và có hình dạng của bốn vòng hợp nhất: ba vòng cyclohexan (được xem như là vòng A, B và C trong hình bên phải) và một vòng cyclopentane (vòng D). Các steroid khác nhau đối với các nhóm chức năng liên kết với cốt lõi bốn vòng và oxy hóa của các vòng.
Các hợp chất chất béo hữu cơ tan được gọi là steroid có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp và có công thức từ 17 nguyên tử cacbon được sắp xếp thành 4 vòng và được tạo thành từ các axit mật, thượng thận, và kích thích tố giới tính cũng như các sterol. Hợp chất digitalis và tiền chất của các loại vitamin cụ thể là hai ví dụ về các steroid có nguồn gốc thiên nhiên.
Cập nhật tin tức công nghệ mới nhất tại fanpage Công nghệ & Cuộc sống
Nguồn tin: 1thegioi.vn
Tham gia bình luận