Việc tìm kiếm sự sống không thuộc Trái Đất đã và đang bị hạn chế trong việc sử dụng sự sống trên chính Trái Đất làm cơ sở tham chiếu, khi mà về cơ bản, chúng ta chỉ đang tìm kiếm dạng “sự sống mà chúng ta biết” bên ngoài Trái Đất. Với các nhà sinh học thiên văn có nhiệm vụ tìm kiếm sự sống ở các hành tinh khác thì đơn giản là không có bất kỳ công cụ nào cho họ có thể dự đoán các đặc điểm của “sự sống mà chúng ta không biết”.
Trong nghiên cứu mới được công bố trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ (viết tắt là PNAS - một loại tạp chí khoa học đa ngành được bình duyệt), một nhóm các nhà khoa học đã khắc phục hạn chế này bằng việc xác định các mô hình phổ quát của hóa học sự sống mà không phụ thuộc vào các phân tử cụ thể. Những phát hiện này sẽ mở ra một cơ hội mới cho chúng ta dự đoán các đặc điểm của sự sống không thuộc Trái Đất cùng với các đặc điểm sinh hóa khác nhau ảnh hưởng tới sự sống trên Trái Đất. Đồng tác giả Sara Imari Walker thuộc Đại học Bang Arizona (ASU) cho biết: “Chúng tôi muốn có những công cụ mới để xác định và hơn thế nữa là dự đoán các đặc điểm của sự sống mà chúng tôi không biết. Để làm được như vậy thì trước mắt chúng tôi đang hướng tới việc xác định các quy luật phổ quát mà có thể áp dụng cho bất kỳ hệ thống sinh hóa nào. Điều này bao gồm việc phát triển lý thuyết định lượng về nguồn gốc của sự sống, sử dụng lý thuyết và số liệu thống kê để chúng tôi định hướng tìm kiếm sự sống trên các hành tinh khác.”
Sự sống trên Trái Đất bắt nguồn từ sự tác động lẫn nhau của hàng trăm hợp chất và phản ứng hóa học giữa chúng. Một số hợp chất và phản ứng này được tìm thấy trên tất cả các sinh vật, điều này tạo ra một cơ chế sinh hóa chung cho tất cả sự sống trên Trái Đất. Tuy nhiên, khái niệm về tính phổ quát này chỉ đặc trưng cho ngành sinh hóa đã biết và không cho phép dự đoán về các trường hợp chưa được quan sát.
“Chúng ta không chỉ là những phân tử - thứ cấu tạo nên một phần cơ thể của chúng ta; mà chúng ta, những sinh vật sống, là đặc tính trỗi dậy của sự tương tác giữa nhiều phân tử tạo thành chúng ta,” Walker – giáo sư thuộc khoa Khám phá Trái Đất và Không gian và khoa Hệ thống Thích ứng Phức tạp đồng thời là phó giám đốc của trung tâm Beyond tại ASU – cho biết. “Mục tiêu công việc của chúng tôi đang làm là hướng tới phát triển những cách chuyển hóa nguyên lý triết học sâu xa đó thành những giả thuyết khoa học có thể kiểm chứng được.”
Tác giả chính của nghiên cứu Dylan Gagler - người đã tốt nghiệp thạc sĩ tại ASU vào năm 2020 và hiện là nhà phân tích tin sinh học (là một lĩnh vực khoa học sử dụng công nghệ của các ngành tin học, khoa học máy tính, trí tuệ nhân tạo, … để giải quyết các vấn đề sinh học) tại Trung tâm Y tế Langone của Đại học New York ở Manhattan -cho biết rằng ông đã bắt đầu quan tâm tới ngành sinh học đại cương vì mong muốn hiểu rõ hơn về hiện tượng trong cuộc sống. “Đó là một khái niệm khó xác định một cách đáng ngạc nhiên. Theo như những gì tôi được biết thì về cơ bản, sự sống là một quá trình sinh hóa, vì vậy tôi muốn khám phá xem sự sống làm gì ở cấp độ đó.”
Gagler và Walker cuối cùng đã quyết định rằng các enzym, đóng vai trò là các chất xúc tác trong các phản ứng hóa sinh, là một cách tốt để tiếp cận khái niệm này. Bằng cách sử dụng cơ sở dữ liệu Hệ vi sinh và Hệ gen Vi sinh vật Tích hợp (viết tắt là IMG/M) thì Gagler, Walker cùng với những đối tác nghiên cứu đã có thể nghiên cứu cấu tạo enzym của vi khuẩn, cổ khuẩn (một nhóm các vi sinh vật đơn bào nhân sơ) và sinh vật nhân thực, để từ đó hiểu được phần lớn quá trình sinh hóa của Trái Đất.
Thông qua cách tiếp cận này, nhóm nghiên cứu đã có thể khám phá ra một dạng phổ quát sinh hóa mới nhờ vào việc xác định các mô hình thống kê về chức năng sinh hóa của các enzym được chia sẻ trên cây sự sống (là mô hình mà các nhà khoa học sử dụng để nghiên cứu quá trình tiến hóa của sự sống). Khi làm như vậy thì nhóm nghiên cứu đã xác minh được rằng các mẫu thống kê bắt nguồn từ các nguyên tắc chức năng mà không thể giải thích được bằng tập hợp các chức năng enzyme phổ biến được sử dụng bởi tất cả các sự sống đã biết và xác định các mối quan hệ mở rộng liên quan tới các loại chức năng chung.
“Chúng tôi đã xác định loại phổ quát sinh hóa mới này từ các mô hình thống kê quy mô lớn của ngành hóa sinh và nhận thấy rằng so với dạng sự sống truyền thống phổ biến cho tất cả sự sống trên Trái Đất được mô tả bằng các phân tử và phản ứng cụ thể thì các dạng sự sống chưa biết có thể dễ dàng được tổng quát hơn từ những mô hình này,” đồng tác giả Hyunju Kim - giáo sư nghiên cứu thuộc khoa Khám phá Trái Đất và Không Gian và Trung tâm Beyond của ASU - giải thích. “Khám phá này cho phép chúng tôi phát triển một lý thuyết mới về các quy tắc chung của sự sống, điều này có thể định hướng cho chúng tôi trong việc tìm kiếm các minh chứng mới về sự sống.”
Đồng tác giả Chris Kempes thuộc Viện Santa Fe (New Mexico) cho biết: “Chúng tôi có lẽ đang mong đợi những kết quả này sẽ xảy ra ở bất kỳ nơi nào trong vũ trụ và đó là một triển vọng thú vị thúc đẩy rất nhiều công việc hấp dẫn phía trước”.
Các tác giả khác trong nghiên cứu này là Bradley Karas, John Malloy và Veronica Mierzejewski cũng thuộc khoa Khám phá Trái Đất và Không gian tại ASU và Aaron Goldman tới từ Đại học Oberlin và Viện Khoa học Không gian Đá cẩm thạch Xanh.
Hồng Anh
Theo Space Daily
