Tổ tiên của tất cả các vật thể sống là gì?

Từ thuở xa xưa, chỉ có một hình thức sống trên trái đất – đó chính là tổ tiên chung phổ biến nhất của tất cả các tế bào, hoặc LUCA. Tại một thời điểm nhất định nào đó, chúng phân chia thành các cổ khuẩn và vi khuẩn, hai trong ba thành phần chính của cuộc sống trên hành tinh của chúng ta.

Ít nhất, đó là những gì chúng ta nghĩ đã xảy ra. Tổ tiên đơn bào đó có thể tồn tại trong một số cửa sông, cách hiện tại chừng 3,5 đến 3,8 tỷ năm, do đó không dễ để biết được nó trông như thế nào, và tại sao nó lại xảy ra như vậy.

Để có được một số câu trả lời, một nhóm các nhà nghiên cứu người Hà Lan đã có những sáng tạo trong phòng thí nghiệm và hình dạng cuộc sống mà họ đã tạo ra đang gây ra nghi ngờ về những gì chúng ta nghĩ rằng chúng ta hiểu về LUCA.

Tổ tiên của tất cả các sinh vật bị mất tính toàn vẹn của nó bởi vì cấu trúc lipid của nó bị hỗn loạn.

Nhóm nghiên cứu đã thiết kế lại một loại vi khuẩn có cùng đặc tính của cả vi khuẩn và cổ khuẩn, và do đó có thể có một số đặc điểm giống như LUCA.

Vấn đề là, vi khuẩn và cổ khuẩn đều có màng tế bào chắc chắn, tạo thành các phân tử béo gọi là phốt pho lipid. Nhưng một trong những khác biệt chính giữa hai nhóm là cấu trúc phân tử lipid của chúng.

Đồng tác giả của nghiên cứu, nhà sinh học phân tử Arnold Driessen thuộc Đại học Groningen, cho biết: “Các màng lipid của cả hai miền đều khác nhau, cấu tạo phốt pho lipid là hình ảnh phản chiếu của nhau".

Bởi vì sự khác biệt lớn trong việc hai loại màng tế bào kết hợp cùng nhau như thế nào, một giả thuyết hàng đầu về LUCA cho rằng, tổ tiên của tất cả các sinh vật bị mất tính toàn vẹn của nó bởi vì cấu trúc lipid của nó bị hỗn loạn.

Từ đó, các phân tử sẽ tự sắp xếp thành hai loại màng tế bào ổn định, và vi khuẩn voila và cổ khuẩn được ra đời.

Tuy nhiên, kết quả của nhóm đã tạo ra một lỗ hổng lớn trong câu chuyện này.

Vì chúng ta không có một LUCA được bảo quản nguyên gốc, nên các nhà nghiên cứu phải thực sự xây dựng một sinh vật có màng tế bào được trộn lẫn, chứa lipid từ cả vi khuẩn và cổ khuẩn.

Để làm được điều này, họ đã sử dụng công nghệ chỉnh sửa gene để chuyển các loại enzyme sản xuất lipid từ các vi khuẩn và cổ khuẩn thành một loại vi khuẩn Escherichia coli phổ biến. Kết hợp của họ kết thúc với 30 phần trăm phốt pho lipids được thay thế bằng những chất mà bạn thường chỉ tìm thấy trong các bức tường tế bào cổ khuẩn.

Và trái với mong đợi của nhóm nghiên cứu, màng tế bào E. coli không vỡ ra ở các đường nối, cho thấy một cuộc chiến giữa các phân tử lipid có thể không phải là nguyên nhân tách tất cả các LUCA từ hàng tỷ năm trước.

Nhà sinh học Driessen cho biết: “Kết quả này không ủng hộ giả thuyết rằng một màng hỗn hợp vốn đã không ổn định và do đó đã tạo ra sự phân bố lipid”.

Loại E. coli mới đã làm rất tốt trong môi trường sống của petri.

Trên thực tế, loại E. coli mới đã làm rất tốt trong môi trường sống của petri. Nó có hình dạng dài hơn các tế bào cùng dạng của nó, và các lớp lipid lưu trữ cao làm cho nó phát triển rất ít va chạm trên bề mặt.

Ông Driessen cho biết thêm: “Sự mạnh mẽ của những tế bào hỗn hợp này làm chúng tôi ngạc nhiên”.

“Rốt cuộc, những gì mà chúng tôi thiết kế đã tạo ra một hình thức sống mới".

Vì vậy, các nhà sinh vật học tiến hóa có thể cần phải quay lại bảng vẽ trên LUCA - nhưng chắc chắn đó là một bí ẩn huyền bí cần giải quyết. Dù sao, ngay cả Charles Darwin đã dự đoán sự tồn tại của tổ tiên tế bào này, trở lại vào năm 1859:

“Có thể tất cả các sinh vật hữu cơ đã từng sống trên trái đất này có nguồn gốc từ một mẫu nguyên thủy nào đó, nơi mà vật sống lần đầu tiên được hít thở".