Nguồn gốc của sự sống trên Trái đất vẫn còn bí ẩn, nhưng chúng ta đang dần làm sáng tỏ các bước liên quan và các thành phần cần thiết. Các nhà khoa học tin rằng sự sống nảy sinh từ một hỗn hợp nguyên thủy gồm các hóa chất hữu cơ và phân tử sinh học trên Trái đất sơ khai, cuối cùng dẫn đến các sinh vật thực sự.

Từ lâu, người ta đã nghi ngờ rằng một số thành phần này có thể được chuyển đến từ không gian. Bây giờ một nghiên cứu mới, xuất bản năm Những tiến bộ khoa học, cho thấy một nhóm phân tử đặc biệt, được gọi là peptide, có thể hình thành dễ dàng hơn trong điều kiện không gian so với những phân tử được tìm thấy trên Trái đất. Điều đó có nghĩa là chúng có thể đã được thiên thạch hoặc sao chổi đưa đến Trái đất sơ khai – và sự sống đó cũng có thể hình thành ở nơi khác.

Các chức năng của sự sống được duy trì trong tế bào của chúng ta (và của mọi sinh vật sống) bởi các phân tử lớn, phức tạp dựa trên carbon (hữu cơ) được gọi là protein. Cách tạo ra nhiều loại protein mà chúng ta cần để tồn tại đã được mã hóa trong DNA của chúng ta, bản thân DNA là một phân tử hữu cơ lớn và phức tạp.

Tuy nhiên, những phân tử phức tạp này được tập hợp từ nhiều phân tử nhỏ và đơn giản như axit amin—được gọi là khối xây dựng của sự sống.

Để giải thích nguồn gốc của sự sống, chúng ta cần hiểu những khối xây dựng này hình thành như thế nào và ở đâu cũng như trong những điều kiện nào chúng tự tập hợp lại thành những cấu trúc phức tạp hơn. Cuối cùng, chúng ta cần hiểu bước giúp chúng trở thành một hệ thống tự sao chép, giới hạn - một sinh vật sống.

Nghiên cứu mới nhất này làm sáng tỏ cách một số khối xây dựng này có thể hình thành và lắp ráp cũng như cách chúng xuất hiện trên Trái đất.

Bước tới cuộc sống

DNA được tạo thành từ khoảng 20 axit amin khác nhau. Giống như các chữ cái trong bảng chữ cái, chúng được sắp xếp theo cấu trúc xoắn kép của DNA theo các cách kết hợp khác nhau để mã hóa mã di truyền của chúng ta.

Peptide cũng là tập hợp các axit amin có cấu trúc giống chuỗi. Peptide có thể được tạo thành từ ít nhất hai axit amin, nhưng cũng có thể có tới hàng trăm axit amin.

Việc tập hợp các axit amin thành peptide là một bước quan trọng vì peptide cung cấp các chức năng như xúc tác hoặc tăng cường các phản ứng quan trọng để duy trì sự sống. Chúng cũng là những phân tử ứng cử viên có thể được lắp ráp thêm thành các phiên bản đầu tiên của màng, giam giữ các phân tử chức năng trong các cấu trúc giống như tế bào.

Tuy nhiên, bất chấp vai trò tiềm tàng quan trọng của chúng trong nguồn gốc sự sống, việc hình thành peptide một cách tự nhiên trong điều kiện môi trường trên Trái đất sơ khai không hề đơn giản như vậy. Trên thực tế, các nhà khoa học đằng sau nghiên cứu hiện tại đã hiển thị trước đó rằng điều kiện lạnh của không gian thực sự thuận lợi hơn cho sự hình thành các peptit.

Trong các đám mây phân tử và hạt bụi có mật độ rất thấp trong một phần không gian gọi là môi trường giữa các vì sao (xem ở trên), các nguyên tử carbon đơn lẻ có thể bám vào bề mặt của các hạt bụi cùng với các phân tử carbon monoxide và amoniac. Họ sau đó phản ứng để tạo thành phân tử giống axit amin. Khi đám mây như vậy trở nên dày đặc hơn và các hạt bụi cũng bắt đầu dính lại với nhau, các phân tử này có thể tập hợp thành peptide.

Trong nghiên cứu mới của họ, các nhà khoa học xem xét môi trường dày đặc của các đĩa bụi, từ đó một hệ mặt trời mới với một ngôi sao và các hành tinh cuối cùng xuất hiện. Những đĩa như vậy hình thành khi các đám mây đột nhiên sụp đổ dưới lực hấp dẫn. Trong môi trường này, các phân tử nước phổ biến hơn nhiều – hình thành băng trên bề mặt của bất kỳ khối hạt nào đang phát triển có thể ức chế các phản ứng hình thành peptit.

Bằng cách mô phỏng các phản ứng có khả năng xảy ra trong môi trường giữa các vì sao trong phòng thí nghiệm, nghiên cứu cho thấy rằng, mặc dù sự hình thành các peptit giảm đi một chút nhưng vẫn không bị ngăn chặn. Thay vào đó, khi đá và bụi kết hợp với nhau tạo thành những vật thể lớn hơn như tiểu hành tinh và sao chổi, những vật thể này nóng lên và tạo điều kiện cho chất lỏng hình thành. Điều này làm tăng sự hình thành peptide trong các chất lỏng này và có sự lựa chọn tự nhiên của các phản ứng tiếp theo dẫn đến các phân tử hữu cơ phức tạp hơn. Những quá trình này có thể đã xảy ra trong quá trình hình thành hệ mặt trời của chúng ta.

Nhiều thành phần cấu tạo nên sự sống như axit amin, lipid và đường có thể hình thành trong môi trường không gian. Nhiều người đã được phát hiện trong thiên thạch.

Do sự hình thành peptit trong không gian hiệu quả hơn trên Trái đất và vì chúng có thể tích tụ trong sao chổi nên tác động của chúng lên Trái đất sơ khai có thể đã mang lại tải trọng thúc đẩy các bước hướng tới nguồn gốc sự sống trên Trái đất.

Vậy tất cả những điều này có ý nghĩa gì đối với cơ hội tìm thấy sự sống ngoài hành tinh của chúng ta? Vâng, các khối xây dựng nên sự sống có sẵn khắp vũ trụ. Các điều kiện cần cụ thể đến mức nào để chúng có thể tự lắp ráp thành cơ thể sống vẫn là một câu hỏi mở. Một khi chúng ta biết điều đó, chúng ta sẽ có ý tưởng tốt về mức độ phổ biến hay không của cuộc sống.

Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.

Ảnh: Aldebaran S / Unsplash

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://singularityhub.com/2024/04/23/the-crucial-building-blocks-of-life-on-earth-form-more-easily-in-outer-space/