Bốn tỉ năm trước, sự sống đã bắt đầu xuất hiện tại những vùng nước của Trái Đất nguyên thủy. Tổ tiên của chúng ta không lớn, không phức tạp và thậm chí còn không đa bào. Những gì mà các nhà khoa học biết được, tổ tiên ấy chỉ là một sinh vật nhân sơ đơn bào.
Ta có biết tới “bảng phả hệ” của mọi giống loài trên trái đất này, nhưng những hiểu biết về tổ tiên của mọi sự sống vẫn còn rất hạn chế.
LUCA, viết tắt cho Tổ tiên Vũ trụ chung cuối cùng (last universal common ancestor) đã không để lại một chút bằng chứng nào về việc mình đã từng tồn tại. Thực tế, những gì còn sót lại của LUCA chỉ là những dấu vết nằm mờ nhạt nằm trong gen của mọi sinh vật sống.
Trong một nghiên cứu được công bố tuần này trên tạp chí Vi Trùng Học Tự Nhiên, các nhà khoa học tại Đại học Heinrich Heine đã sử dụng những bằng chứng nằm trong DNA ấy để tìm ra những phát hiện mới về LUCA.
Và có thể họ đã làm được điều đó, khi mà lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra những hình tượng của tổ tiên sự sống và những bằng chứng cho thấy rằng bản thân sự sống đã trỗi dậy từ những mạch thủy nhiệt.
Nếu được chứng minh là đúng, những khám phá này sẽ xô đổ học thuyết của Darwin, rằng sự sống được tạo nên “từ những chiếc ao nước nhỏ ấm áp”, chứ không phải là từ độ sâu của vùng biển thời tiền sử.
Giun ống lớn sống dưới nước tại khu vực đảo núi lửa Galapagos.
Khám phá này của đội ngũ các nhà khoa học được dựa trên việc phân tích thông tin của 6,1 triệu mã gen protein.
Và nhờ việc phân tích dòng dõi gen của vi khuẩn và vi khuẩn cổ, hai “vực” lâu đời nhất của tế bào sống, họ tìm ra được 355 các loại gen giống nhau, có thể được sinh ra từ LUCA và vẫn tồn tại trong sinh vật nhân sơ thời nay.
Trước đây, người ta vẫn cho rằng LUCA là nguồn gốc sự sống của mọi vi khuẩn, vi khuẩn cổ và các loài sinh vật nhân thực.
Lý thuyết về ba vực này, với tên gọi “cây sự sống vũ trụ” đã được chấp nhận và phổ biến rộng rãi, cho tới khi những khám phá mới đây đã khiến các nhà khoa học tin rằng các sinh vật nhân thực (thực vật, động vật, nấm và các cơ thể sống khác mà có Nhân tách biệt với tế bào, ngăn cách bởi màng nhân) thực sự được sinh ra từ vi khuẩn, vi khuẩn cổ và các loài sinh vật nhân sơ.
Với việc loài sinh vật nhân thực xuất hiện rất muộn trong dòng thời gian của tiến hóa, nghiên cứu này tập trung vào những gen cổ đại của hai vực còn lại: vi khuẩn và vi khuẩn cổ.
Dựa vào kết quả của nhiều thập kỉ nghiên cứu thông tin gen, đội ngũ các nhà khoa học đã đã phân tách riêng được sự hiện diện của LUCA trong 286.514 cụm protein.
Nếu gen được thể hiện dưới cả dạng vi khuẩn và vi khuẩn cổ, mã ADN của chúng, gồm các chữ cái A, C, G và T sẽ được phân loại vào một cây hệ thống sinh riêng, rồi cuối cùng sẽ dẫn về tới một cơ thể sống độc lập và độc nhất vô nhị.
Từ rất nhiều thông tin được thu tập, 355 cụm protein đã lần dấu ngược lại được tới tổ tiên LUCA, tìm ra được loài sinh vật đã sống trên Trái Đất 4 tỷ năm trước.
Theo kết quả nghiên cứu, LUCA sống quanh những vực thủy nhiệt, sống trong những môi trường không có oxy. Chúng là loài sinh vật tự dưỡng, có thể lấy năng lượng từ môi trường giàu carbon dioxide và hydro quanh mình.
Bản thân LUCA có một loại enzyme đặc biệt, khiến chúng có thể sống sót tại môi trường cực nóng như núi lửa.
Và với cùng loại enzyme ấy, tổ tiên của sự sống đã có thể lọc kim loại và khoáng từ những mạch ngầm, giống như các cơ thể sống ưa nhiệt sống tại những môi trường có nhiệt độ cực nóng ngày nay.
Loài cua Hoff sống tại mạch thủy nhiệt Đông Scotia.
Dù rằng những mô tả này về LUCA, tổ tiên sự sống, hoàn toàn phù hợp để sinh tồn tại môi trường khắc nghiệt của Trái Đất tại thời điểm 4 tỷ năm trước, nhiều nhà khoa học vẫn tỏ ra hoài nghi về những báo cáo nghiên cứu này.
Nhiều nhà phê bình cho rằng LUCA là một cơ thể sống bậc cao của những cơ thể sống đầu tiên từng tồn tại. Nhiều người khác cho rằng LUCA chỉ “sống một nửa”, bởi lẽ bản thân LUCA vẫn thiếu rất nhiều thành tố quan trọng cho một cơ thể sống hoàn chỉnh.
Một nghiên cứu của nhà sinh vật học James McInersey tại Đại học Manchester cho rằng LUCA có thể là sinh vật duy nhất đã sống sót sau “sự kiện thắt cổ chai” của số lượng loài cổ đại, một sự kiện đã khiến rất nhiều loài sinh vật biến mất khỏi bản đồ gen.
Việc dấu vết gen của LUCA vẫn còn tới thời điểm này thực sự là một điều may mắn.
Thực sự thì, tất cả những nghiên cứu ấy vẫn chỉ đóng góp một phần nhỏ công sức vào lĩnh vực tiến hóa sinh học vẫn còn nhiều bí ẩn.
Không có cách nào ta có thể dùng để chứng minh rằng LUCA sống tại những mạch thủy nhiệt lớn, lấy khoáng từ môi trường xung quanh, bởi lẽ với công nghệ hiện tại, ta không thể tái tạo lại được nguồn gốc của sự sống.
Nhưng những nghiên cứu mới này, không nghi ngờ gì, đã rọi xuống một luồng ánh sáng cực kì cần thiết cho những giai đoạn chưa rõ ràng trong lịch sử tiến hóa cổ đại.
Tham khảo MotherBoard