Nghiên cứu chỉ ra rằng tổ tiên chung cuối cùng của sinh vật nhân chuẩn đã tồn tại khoảng 2,72 tỷ năm trước trong điều kiện thiếu oxy.
Sinh vật nhân chuẩn là những tế bào hoặc sinh vật có nhân được bao bọc bởi màng. Chúng là nền tảng của sự sống đa bào phức tạp bao gồm tất cả động vật, thực vật và nấm, cũng như nhiều sinh vật đơn bào.
"Nguồn gốc của tế bào nhân chuẩn từ lâu vẫn là một bí ẩn," nhóm nghiên cứu từ Đại học Sư phạm Hoa Đông và Đại học Thâm Quyến đã viết trong bài báo được công bố trên tạp chí khoa học uy tín Nature đầu tháng này.
Phát hiện của nhóm nghiên cứu ủng hộ giả thuyết hydro về nguồn gốc của sinh vật nhân chuẩn, thách thức những phát hiện trước đây về phả hệ của tổ tiên chung này.
Vì quá trình hình thành nhân chuẩn đã cho phép sự phát triển của sự sống phức tạp trên Trái đất, việc hiểu rõ nguồn gốc của tế bào này có thể mang lại nhiều hiểu biết hơn về sự tiến hóa của sự sống. Điều này cũng có thể có ý nghĩa quan trọng trong việc tìm kiếm sự sống ngoài vũ trụ - bằng cách làm sáng tỏ các điều kiện và quá trình có thể cho phép sự sống phức tạp xuất hiện ở những nơi khác trong vũ trụ.
Thảm họa Oxy
Khoảng 2,4 tỷ năm trước, Trái đất bước vào Sự kiện Oxy hóa Lớn (hay còn gọi là Thảm họa Oxy), trong đó bầu khí quyển và biển nông lúc bấy giờ lần đầu tiên chứng kiến sự gia tăng nồng độ oxy tự do.
Giai đoạn này kéo dài khoảng 300 triệu năm và được cho là do vi khuẩn lam quang hợp gây ra, dẫn đến sự tuyệt chủng của nhiều sinh vật không cần oxy để phát triển.
Sự tích tụ oxy trong khí quyển được cho là đã tạo điều kiện cho sự đa dạng hóa của sinh vật nhân chuẩn. Tuy nhiên, các ước tính thời gian phân tử cho tổ tiên chung cuối cùng của sinh vật nhân chuẩn được xác định là có từ trước sự kiện này.
Có hai giả thuyết chính về việc phân nhóm sự sống trên Trái đất. Thứ nhất là lý thuyết ba miền, phân chia sinh vật thành vi khuẩn, cổ khuẩn và sinh vật nhân chuẩn.
Cổ khuẩn là những sinh vật đơn bào có kích thước và cấu trúc đơn giản tương tự như vi khuẩn nhưng có cấu trúc phân tử khác.
Nghiên cứu gần đây ủng hộ lý thuyết hai miền, cho rằng cổ khuẩn và sinh vật nhân chuẩn tạo thành một nhóm, với sinh vật nhân chuẩn có nguồn gốc từ cổ khuẩn.
Một thập kỷ trước, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một nhóm gọi là cổ khuẩn Asgard, kể từ đó được coi là những sinh vật có quan hệ gần gũi nhất với sinh vật nhân chuẩn, mặc dù vẫn còn tranh luận về vị trí chính xác của sinh vật nhân chuẩn trong nhóm này.
Bằng cách nghiên cứu hơn 200 bộ gen mới của cổ khuẩn Asgard được lấy mẫu từ vùng đất ngập nước ven biển ở Trung Quốc cùng với các bộ gen hiện có, các nhà nghiên cứu đã có thể xác định vị trí của sinh vật nhân chuẩn trong cổ khuẩn Asgard như một nhánh chị em với Heimdallarchaeia, trong đó một nhánh là một nhóm sinh vật bao gồm một tổ tiên chung và tất cả con cháu của nó, dù còn sống hay đã tuyệt chủng.
Giả thuyết Hydro
Ý tưởng cho rằng sinh vật nhân chuẩn có thể đã bắt nguồn từ sự kết hợp giữa một vật chủ cổ khuẩn phụ thuộc hydro với một vi khuẩn sản xuất hydro được gọi là “giả thuyết hydro”.
Nghiên cứu của Trung Quốc đã ủng hộ giả thuyết hydro, với bằng chứng chuyển hóa cho thấy quá trình hình thành nhân chuẩn ban đầu được thúc đẩy bởi mối quan hệ đối tác giữa một vật chủ và một vi khuẩn sống trong điều kiện thiếu oxy.
Nhóm nghiên cứu nêu rõ: "Sự hiện diện của các enzyme cực kỳ nhạy cảm với oxy... cùng với môi trường đại dương sâu không có oxy vào thời điểm đó, cho thấy tổ tiên này phải phát triển trong điều kiện kỵ khí".
Theo thông báo của Đại học Sư phạm Hoa Đông. phát hiện này cho thấy nguồn gốc của tế bào nhân chuẩn có thể được truy nguyên về khoảng 2,72 tỷ năm trước.
Nhóm nghiên cứu kết luận: "Những phát hiện của chúng tôi đã điều chỉnh kiến thức hiện có và lấp đầy một số khoảng trống trong các giai đoạn tiến hóa ban đầu của sinh vật nhân chuẩn".
Phát hiện này được đánh giá là sẽ mang lại những hiểu biết quý báu về sự sống trên Trái đất và trong không gian.
Theo TTXVN
Đọc nhiều
