Vụ Nổ Lớn của sự sống – lý thuyết táo bạo về sự sống trên Trái đất?

Giống như việc giải thích nguồn gốc về sự tồn tại của Vũ trụ qua thuyết Vụ Nổ Lớn, một số phát hiện của các nhà khoa học trên thế giới về khả năng hình thành sự sống một cách phi sinh học khiến một nhà báo giới thiệu thuyết “Vụ Nổ Lớn của sự sống – Life’s Big Bang”. Tuy nhiên vẫn còn nhiều lỗ hổng cho lý thuyết này…

Vào tháng 8/2020, trên tạp chí NewScientist, nhà báo Michael Marshall nguyên trưởng chuyên mục Trái đất của BBC (BBC Earth) có bài viết với tựa đề “Vụ Nổ Lớn của sự sống, lý thuyết mới đầy táo bạo bạo về sự sống trên Trái đất”.

Trong bài viết của mình, là một người ủng hộ thuyết tiến hóa, Michael Marshall đã đề xuất một lý thuyết mới về sự hình thành của sự sống trên trái đất. Theo lý thuyết này, mọi cơ sở cho sự sống ở mức tế bào trên Trái đất sẽ xuất hiện ngay khi sự sống được bắt đầu. Ông gọi nó là lý thuyết “mọi thứ [cho sự sống] xuất hiện ngay từ đầu – the everything-first hypothesis”.

Phần đầu bài viết của Michael Marshall đã thừa nhận những thất bại của các nhà tự nhiên học trong việc giải thích nguồn gốc sự sống, trong đó hầu hết dựa trên giả định sự sống bắt đầu chỉ với một thành phần sống đơn giản và bằng cách nào đó tạo ra những thành phần khác xung quanh nó. Điều này còn được gọi là sự phát sinh phi sinh học (abiogenesis).

Thất bại của các nhà tự nhiên học

Như Darwin đã giả định về một cái ao một cái ao ấm áp nào đó, với đủ các chất amonia và muối lưu huỳnh, ánh sáng, nhiệt, điện, v.v.. khiến các hỗn hợp protein có thể được hình thành, sẵn sàng để chuyển hóa thành các dạng phức tạp hơn…, nhiều ý tưởng đã được đề xuất để giải thích sự sống đã bắt đầu như thế nào. Hầu hết dựa trên giả định rằng các tế bào quá phức tạp để có thể được hình thành tất cả cùng một lúc, vì vậy sự sống phải bắt đầu chỉ với một thành phần sống và bằng cách nào đó tạo ra những thành phần khác xung quanh nó. Tuy nhiên, khi được đưa vào thực hành trong phòng thí nghiệm, những ý tưởng này không tạo ra bất cứ thứ gì đặc biệt giống như thật. Vì vậy, một số nhà nghiên cứu đang bắt đầu nhận ra, chẳng hạn như cố gắng chế tạo một chiếc ô tô bằng cách chế tạo khung xe và hy vọng bánh xe và động cơ sẽ xuất hiện một cách tự nhiên. Hay nói một cách khác — sự sống đã hình thành hoàn chỉnh ở mức tế bào — dường như thậm chí còn khó xảy ra hơn .

Một ý tưởng là protein xuất hiện trước, Vào những năm 1950, nhà hóa sinh học Sidney Fox đã phát hiện ra rằng việc đun nóng các axit amin khiến chúng liên kết với nhau thành chuỗi…. Tuy nhiên, các proteinoid không bao giờ tiến xa hơn được nữa. Một số nhà nghiên cứu vẫn săn lùng hành vi sống động như thật ở các protein đơn giản, nhưng ý tưởng cho rằng protein tự bắt đầu sự sống hiện đã bị bác bỏ phần lớn.

Gần đây, nhiều nghiên cứu đã tập trung vào một ý tưởng được gọi là thế giới RNA… Tuy nhiên, các nhà hóa sinh đã mất nhiều thập kỷ vật lộn để khiến cho RNA tự lắp ráp hoặc sao chép chính nó trong phòng thí nghiệm, và bây giờ họ thừa nhận rằng cần rất nhiều sự trợ giúp để làm được điều này.

Có lẽ, khi đó, người ta xoay ra nghĩ màng tế bào xuất hiện trước. David Deamer tại Đại học California, Santa Cruz, đã đi đầu trong hướng này. Vào những năm 1970, nhóm của ông đã phát hiện ra rằng chất béo được tìm thấy trong màng tế bào có thể được tạo ra khi hai chất hóa học đơn giản, cyanamide và glycerol, được trộn với nước và đun nóng đến 65°C…. Tuy nhiên, bây giờ ông chấp nhận rằng điều này là chưa đủ, bởi vì lipid không thể mang gen hoặc hình thành enzym.

Một số ít các nhà khoa học lập luận rằng sự sống không bắt đầu trên Trái đất, mà ở những nơi khác trong vũ trụ, và nó được mang đến đây trên các thiên thạch và các thiên thể không gian khác…. Ý tưởng này được gọi là “thuyết tha sinh” hay còn gọi là “panspermia”.

Bên cạnh thực tế là thuyết tha sinh chỉ đơn giản là giải quyết vấn đề về cách thức cuộc sống diễn ra, chúng ta cũng không tìm thấy bằng chứng về sự sống ở nơi khác. Nếu panspermia là sự thật, vi khuẩn sẽ tràn xuống Trái đất từ ​​không gian, và các tinh cầu lân cận như mặt trăng sẽ xuất hiện nhiều xác của chúng. Nhưng không có bằng chứng về vi khuẩn xâm nhập và đá mặt trăng là vô trùng. Hơn nữa, không gian là kẻ thù của cuộc sống. Trong các thí nghiệm khi vi khuẩn được đặt bên ngoài Trạm Vũ trụ Quốc tế, ngay cả những lần phơi nhiễm trong một năm cũng đã gây ra tổn hại nặng nề cho sự sống. Điều này để lại một cánh cửa cho sự sống di chuyển trong hệ mặt trời, nhưng đó là một cánh cửa hẹp: chuyến đi từ sao Hỏa đến Trái đất sẽ mất ít nhất nhiều tháng. Du hành từ các ngôi sao khác sẽ mất hàng thiên niên kỷ, vì vậy có vẻ như không thể.

Những lập luận từ lâu đã được sử dụng để ủng hộ sự phát sinh phi sinh học (abiogenesis), và tiếp tục được đề cao trong sách giáo khoa, giờ đây tất cả đều được thừa nhận là sai dựa trên các bằng chứng vật lý .

Các nhà tự nhiên học: “Nguồn gốc của sự sống rõ ràng là phức tạp hơn chúng ta nghĩ.”

Khó khăn khi tìm hiểu nguồn gốc của sự sống là chúng ta không biết sự sống đầu tiên diễn ra như thế nào. Các hóa thạch lâu đời nhất được chấp nhận là 3,5 tỷ năm tuổi, nhưng chúng không giúp được gì nhiều. Chúng được tìm thấy trong các thành tạo đá cổ ở Tây Úc được biết đến với tên gọi stromatolit và là vi sinh vật đơn bào giống như vi khuẩn hiện đại. Chúng tương đối phức tạp: ngay cả những vi khuẩn hiện đại đơn giản nhất cũng có hơn 100 gen. Những sinh vật đầu tiên phải đơn giản hơn. Virus có ít gen hơn, nhưng chỉ có thể sinh sản bằng cách lây nhiễm vào tế bào và tiếp quản tế bào, vì vậy chúng không xuất hiện trước tế bào được.

3 quá trình cốt lõi của sự sống

Khi thiếu các bằng chứng vật lý về sự phát sinh phi sinh học, các nhà nghiên cứu về nguồn gốc của sự sống bắt đầu lại bằng cách đặt ra hai câu hỏi. Các quá trình cơ bản làm nền tảng cho sự sống là gì? Và các quá trình này sử dụng hóa chất gì?

Họ cho rằng câu trả lời là: Sự sống có thể được rút gọn trong ba hệ thống cốt lõi:

Đầu tiên, nó có tính toàn vẹn về cấu trúc: nghĩa là mỗi tế bào có một lớp màng bên ngoài giữ chúng lại với nhau.

Thứ hai, sự sống có sự trao đổi chất, một tập hợp các phản ứng hóa học nhằm thu năng lượng từ môi trường xung quanh.

Cuối cùng, sự sống có thể sinh sản bằng cách sử dụng các gen, chứa các chỉ dẫn để xây dựng tế bào và được truyền lại cho thế hệ con cháu….

Ba quá trình cốt lõi của sự sống gắn liền với nhau. Gen mang các chỉ dẫn để tạo ra protein, có nghĩa là protein chỉ tồn tại nhờ vào gen. Nhưng protein cũng rất cần thiết để duy trì và sao chép gen, vì vậy gen chỉ tồn tại nhờ protein. Và protein – do gen tạo ra – rất quan trọng để cấu tạo nên chất béo cho màng tế bào. Bất kỳ giả thuyết nào giải thích nguồn gốc của sự sống đều phải tính đến điều này. Tuy nhiên, nếu chúng ta giả sử rằng các gen, sự trao đổi chất và màng tế bào không có khả năng phát sinh đồng thời, thì điều đó có nghĩa là một trong số chúng phải đến trước và ‘tạo ra’ các nhân tố còn lại.”

“Vụ Nổ Lớn của sự sống” (Life’s Big Bang) – các phân tử quan trọng của sự sống có thể hình thành cùng nhau?

Những thiếu sót của các mô hình đơn giản về nguồn gốc sự sống này đã khiến Deamer và những người khác khám phá ra giải pháp thay thế có vẻ kém hợp lý hơn là cả ba hệ thống cốt lõi của sự sống cùng xuất hiện ở dạng đơn giản hóa cao. Lý thuyết này còn được gọi là lý thuyết “mọi thứ [cho sự sống] xuất hiện ngay từ đầu”, tiếng Anh gọi là “the everything-first hypothesis”

Theo lý thuyết này, cả gen, sự trao đổi chất và màng tế bào sẽ vì một lý do nào đó xuất hiện đồng thời ngay từ khi bắt đầu sự sống trên trái đất. Michael Marshall gọi điều này là Vụ Nổ Lớn của sự sống – Life’s Big Bang.

Kể từ năm 1971, hơn 50 năm qua, nhiều nhà khoa học tại các nơi khác nhau trên thế giới đều đã có vô số nghiên cứu và thử nghiệm về vấn đề này.

Thành công nhất phải kể đến Jack Szostak tại Trường Y Harvard đã có những bước tiến đáng kể trong việc tiết lộ điều này có thể xảy ra như thế nào. Bắt đầu từ năm 2003, nhóm của ông đã xây dựng các tế bào mô hình với các lớp axit béo bên ngoài bao quanh một không gian bên trong có thể chứa RNA.

Các tế bào nhân tạo này hình thành đặc biệt nhanh chóng với sự hiện diện của các hạt  khoáng sét  montmori llonite, thường bị giữ bên trong chúng, mang theo cả ARN bên trong. Tế bào nhân tạo càng thu được nhiều RNA thì tế bào càng phát triển: chúng cạnh tranh nhau. Hơn nữa, chúng có thể phân chia để hình thành các tế bào con, giống như các tế bào hiện đại. Nhóm nghiên cứu viết: “Sự phát triển và phân chia có thể là kết quả của các lực lý-hóa học đơn giản mà không cần bất kỳ máy móc hóa sinh phức tạp nào”. Nhóm của Szostak thậm chí đã thấy RNA tự sao chép bên trong tế bào nhân tạo.

Nhưng, một hệ thống cốt lõi vẫn còn thiếu trong các tế bào nhân tạo này là sự trao đổi chất. Điều này đặc biệt khó khăn vì nó có nghĩa là tạo ra toàn bộ chuỗi phản ứng hóa học. Trong các sinh vật hiện đại, chúng được kiểm soát bởi hoàng loạt các protein enzyme, những thứ không thể tồn tại khi sự sống bắt đầu. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu khác đã bắt đầu tìm cách để các phản ứng hóa học trao đổi chất diễn ra mà không có protein.

Thay cho lời kết

Theo Michael Marshall, sự sống là “phức tạp một cách phi thường”. Tất cả các thành phần cần thiết cho sự sống phải xuất hiện đúng vị trí ngay từ đầu, nếu không sự sống không thể tồn tại, khiến các lý thuyết tự nhiên về nguồn gốc của sự sống trở nên thiếu thuyết phục, phi lý và viển vông.

Điều được gọi là “Vụ Nổ Lớn của sự sống” có thể khiến các nhà tự nhiên học có hy vọng rằng “mọi thứ [cho sự sống] xuất hiện ngay từ đầu” ở mức tế bào. Tuy nhiên nó mới chỉ giải quyết được 2/3 quá trình cốt lõi của sự sống ở mức tế bào và phải có sự tác động của những thí nghiệm có chủ đích của trí thông minh con người, hoàn toàn không phải là ngẫu nhiên. Hơn nữa, khoảng cách từ sự sống ở mức tế bào đến việc hình thành các loài động/thực vật với sự đa dạng khổng lồ và vô cùng phức tạp về đặc điểm sinh học một cách ngẫu nhiên là xa diệu vợi, nếu không nói là không khả thi. Đó là chưa kể, làm thế nào từ sự sống ở mức tế bào vô tri, có thể hình thành con người có tư tưởng, tinh thần, tính cách, tình cảm?

Cũng tương tự như việc, vì một lý do nào đó, ngẫu nhiên xuất hiện một chiếc ô tô có đầy đủ cả khung sườn, bánh xe, động cơ, rồi ngẫu nhiên chiếc xe có thể tự chạy được, tự lái được trên đường phố và biến thành một sinh vật có tư tưởng, có suy nghĩ và có thể sinh sản ra các sinh vật khác.

Theo NewScientist và apologeticspress.com

Thiện Tâm biên dịch và tổng hợp.

Xem thêm:
>> Cuộc khủng hoảng mang tên thuyết tiến hóa