Khám Phá Nguồn Gốc Sự Sống: LUCA và Bí Ẩn 4,2 Tỷ Năm Trước

LUCA, tổ tiên của mọi sinh vật sống trên Trái đất, đã xuất hiện cách đây 4,2 tỷ năm.

Những nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng tất cả các sinh vật hiện tại đều xuất phát từ một tổ tiên chung duy nhất, hay còn được gọi là LUCA (Last Universal Common Ancestor). Thông tin này được Live Science đưa ra vào ngày 24/8, khẳng định rằng LUCA không khác biệt nhiều so với các loại vi khuẩn hiện đại. Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Nature Ecology and Evolution.

Mọi dạng sống tế bào ngày nay đều mang chung một số đặc điểm nổi bật như khả năng sử dụng những khối protein giống nhau, năng lượng ATP để nuôi sống tế bào, và việc sử dụng ADN để lưu trữ thông tin. Những điểm tương đồng này không thể chỉ là ngẫu nhiên, mà chứng minh rằng tất cả chúng ta có nguồn gốc từ cùng một sinh vật.

Được cho là xuất hiện ở gần các lỗ thông hơi dưới đáy biển, một số giả thuyết khác lại cho rằng LUCA có thể đã sống ở những hồ nước nhỏ. Các nhà khoa học bắt đầu khám phá nguồn gốc của LUCA bằng cách phân tích khoảng 2000 gene từ các loại vi khuẩn hiện đại, nhằm tìm kiếm mối liên hệ giữa chúng và tổ tiên chung này. Nếu xác định được mối liên hệ, điều này sẽ củng cố vị trí của LUCA trong lịch sử sự sống trên Trái đất.

Sinh vật đơn bào Luca.

LUCA được coi là nguồn gốc của hai loại hình sống đơn giản đầu tiên: vi khuẩn và archaea. Nghiên cứu hiện tại tập trung vào việc xác định chính xác hơn nguồn gốc của nó. Các chuyên gia đã so sánh gene trong 700 loài vi khuẩn hiện nay và vi sinh vật cổ, tính toán thời điểm LUCA sống dựa trên tốc độ đột biến của gene.

Kết quả cho thấy LUCA đã tồn tại cách đây khoảng 4,2 tỷ năm. “Chúng tôi không ngờ LUCA lại cổ xưa đến vậy, chỉ vài trăm triệu năm sau khi Trái đất hình thành,” Sandra Álvarez-Carretero, đồng tác giả nghiên cứu, cho biết. Vào thời điểm đó, Trái đất là một nơi không thích hợp cho sự sống với những đại dương nóng và khí quyển chứa rất ít oxy.

Bằng cách phân loại gene theo chức năng tế bào, nhóm nghiên cứu đã có thể tìm hiểu về khả năng sinh tồn của LUCA, như thức ăn và môi trường sống của nó. Mặc dù không xác định chính xác môi trường sống của sinh vật này, nhưng có một số dấu hiệu cho thấy nó có thể sống trong đại dương, gần các cửa phun thủy nhiệt hoặc trong mạch nước nóng. LUCA có khả năng chịu đựng nhiệt độ cao và không cần oxy, thay vào đó, nó có thể hút năng lượng từ các sinh vật khác trong cùng hệ sinh thái.

Mô phỏng LUCA bị virus tấn công cách đây 4,2 tỷ năm. (Ảnh: Science Graphic Design).

Nghiên cứu mới cho thấy LUCA không đơn độc, khi có những bằng chứng cho thấy nó đã phát triển trong một hệ sinh thái năng động từ rất sớm. Các con đường trao đổi chất của LUCA chỉ ra rằng nó có thể đã sử dụng năng lượng từ các vật chất hữu cơ mà các vi sinh vật khác phân giải. Hơn nữa, LUCA còn sở hữu gene có khả năng chống lại virus.

Phát hiện rằng LUCA có thể tồn tại trong một hệ sinh thái phong phú từ những ngày đầu của Trái đất mang lại những nhận định thú vị về sự sống có thể tồn tại trên các hành tinh khác. Theo Philip Donoghue, giáo sư cổ sinh vật tại Đại học Bristol, nghiên cứu này gợi ý rằng có thể có sự sống đang phát triển mạnh trong các môi trường tương tự như Trái đất ở những nơi khác trong vũ trụ.