Sự sống đầu tiên trên Trái Đất đã xuất hiện như thế nào? Đó là điều mà chúng ta đã tự hỏi bản thân trong suốt hàng ngàn năm. Từ các phân tích khoa học, con người bây giờ đã có thể biết khá chắc về thời điểm sự sống nguyên thủy đầu tiên hình thành. Nhưng trả lời cho câu hỏi tại sao và như thế nào sự sống ấy xuất hiện thì không một nhà khoa học nào chắc chắn. Làm thế nào mà các axit amin, các khối xây dựng hóa học của sự sống, lại kết hợp với nhau ở thời điểm bốn tỷ năm về trước để tạo ra một phân tử protein đầu tiên? Khi câu hỏi vẫn chưa được trả lời, các nhà khoa học đang thực hiện những khám phá mới có thể giúp họ khoanh vùng đáp án. Ví dụ, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Trung tâm Tiến hóa Hóa học (CCT) của Viện Công nghệ Georgia gần đây đã tiến hành một nghiên cứu cho thấy: Một số tiền thân sớm nhất của phân tử protein có thể tự liên kết với nhau để tạo thành chuỗi. Điều này ủng hộ giả thuyết cho rằng hóa học thuần túy có thể biến các phân tử vô cơ thành phân tử sinh học. Nó làm yếu các thuyết cho rằng sự sống trên Trái Đất được "gieo mầm". Nếu có bất cứ hành tinh nào trong vũ trụ hội tụ được các điều kiện như Trái Đất 4 tỷ năm về trước, ở đó cũng có thể có sự sống.  Sự sống đầu tiên trên Trái Đất đã hình thành như thế nào? Tại sao toàn bộ sinh vật chỉ cấu thành từ 20 amino axit? Trải qua nhiều thập kỷ nghiên cứu, các nhà khoa học đã từng xây dựng được một giả thuyết giải thích cách các axit amin đầu tiên kết hợp lại với nhau để tạo thành phân tử protein. Thật không may, tất cả các nỗ lực để xác minh những giả thuyết này cho đến nay đều thất bại. Như Tiến sĩ Kuke Leman, phó giáo sư hóa học tại Viện nghiên cứu Scripps Research giải thích: Bằng cách nào mà hóa học có thể phát triển thành các dạng sự sống phức tạp là một trong những câu hỏi hấp dẫn nhất nhân loại từng suy ngẫm. Có rất nhiều lý thuyết về nguồn gốc của protein, nhưng không có nhiều thực nghiệm trong phòng thí nghiệm chứng minh những ý tưởng này. Bởi vậy, trong nghiên cứu của mình, tiến sĩ Leman và các đồng nghiệp đã tiến hành một thí nghiệm. Họ đưa vào đó các axit amin (lysine, arginine và histidine) cùng với ba axit amin đối thủ không có đặc tính sinh học. Các axit amin sau đó phải chịu các điều kiện tương tự như những gì được cho là đã tồn tại trên Trái Đất trong Liên đại Hỏa thành (khoảng 4 tỷ năm trước). Các điều kiện này bao gồm việc đưa các axit amin vào nước có chứa axit hydroxy, một yếu tố tạo thuận lợi cho các phản ứng axit amin, cũng từng xuất hiện phổ biến trong thời kỳ tiền sinh học của Trái Đất. Hỗn hợp này sau đó được làm nóng đến 85°C, giúp nước bay hơi và làm tăng tốc độ phản ứng. Các nhà khoa học sau đó sẽ theo dõi và phân tích các phản ứng hóa học diễn ra. Và đây chính là lúc điều bất ngờ xuất hiện. Các axit amin được đưa vào điều kiện tương tự như những gì được cho là đã tồn tại trên Trái Đất trong Liên đại Hỏa thành Các axit amin sinh học đã tự liên kết lại với nhau và hình thành các phân đoạn ngắn gọi là nhóm ?-amine. Những nhóm này là dạng chuỗi phân tử được cấu thành từ nitơ và hydro. Chúng cũng là một phần của lõi axit amin. Tiến sĩ Frenkel-Pinter, trưởng nhóm thí nghiệm tại Viện Công nghệ Georgia cho biết: Một điều khiến chúng tôi ngạc nhiên là hóa học tạo điều kiện cho các kết nối dạng ?-amine được tìm thấy trong protein, mặc dù các nguyên tắc hóa học có thể khiến chúng tôi tin rằng kết nối phi protein sẽ được ưa chuộng. Phần trăm liên kết giống protein xuất hiện trên liên kết phi protein là khoảng bảy trên một. Vậy là các axit amin sinh học đã đánh bại những hợp chất phi sinh học về khả năng phản ứng. Sự ưu tiên này là cơ sở cho các nhà nghiên cứu dự đoán các axit amin sẽ tiến được tới mức tạo ra các protein mới. Ngoài ra, việc các axit amin sinh học thể hiện khả năng phản ứng cao hơn cũng có thể giải thích lý do tại sao toàn bộ sự sống trên Trái Đất rốt cục chỉ hình thành từ 20 trong số hơn 500 axit amin có mặt trên Trái Đất 4 tỷ năm về trước. Như Loren Williams, giáo sư hóa sinh tại Viện Công nghệ Georgia giải thích: Ý tưởng của chúng tôi là sự sống đã bắt đầu với nhiều khối xây dựng (axit amin) và chọn lọc tự nhiên đã tìm ra được một tập hợp con của chúng, nhưng chúng tôi không biết hóa học thuần túy đã chọn ra bao nhiêu trong số chúng và mất bao nhiêu quá trình sinh học mới hoàn thành. Ở một nơi nào đó trong vũ trụ, khi các điều kiện hội tụ giống như Trái Đất, sự sống cũng có thể hình thành. Tóm lại , thế giới tiền sinh học đã từng có một bộ axit amin lớn hơn ngày nay nhiều. Có điều gì đặc biệt về 20 axit amin đang cấu thành sự sống của chúng ta, hay là chúng đã bị đóng băng tại một thời điểm nào đó bởi quá trình tiến hóa? Trả lời một phần những câu hỏi này, thí nghiệm mới của Viện Công nghệ Georgia đã cho thấy các loại axit amin cấu thành protein ngày nay có nhiều khả năng liên kết với nhau, vì chúng phản ứng cùng nhau hiệu quả hơn và có ít phản ứng phụ so với axit amin phi sinh học. Ngoài ra, nó cũng cho thấy hóa học thuần túy có thể làm nảy sinh sự sống từ những phân tử phi sinh học. Điều này cũng củng cố giả thuyết cho rằng ở một nơi nào đó trong vũ trụ, khi các điều kiện hội tụ giống như Trái Đất, sự sống cũng có thể hình thành. Nghiên cứu mới vừa được đăng trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ. Tham khảo Universetoday Con người chỉ chiếm 0,01% sự sống trên trái đất nhưng lại hủy diệt 83% các loài khác
Những câu hỏi này nằm trong số những vấn đề hóc búa nhất đối với các nhà khảo cổ học cho đến tận ngày nay. Từ khi mọi sinh vật sống đều bé tí tẹo Khi nghĩ đến câu hỏi con người đầu tiên xuất hiện như thế nào, đầu tiên chúng ta phải hiểu rằng hầu hết mọi vật sống đều tiến hóa từ một cái gì trước nó qua quá trình tiến hóa. Ví dụ sự sống đầu tiên được biết đến trên Trái Đất đã có mặt từ hơn 3,5 tỷ năm trước. Sự sống đầu tiên này là những vi sinh vật vô cùng bé nhỏ, bé đến nỗi không thể nhìn bằng mắt thường. Chúng sống dưới nước trong một thế giới rất khác so với thế giới ngày nay. Vào thời đó, các lục địa vẫn còn đang hình thành và trong không khí không hề có ô-xy. Kể từ đó, sự sống trên Trái Đất liên tục biến đổi không ngừng và có nhiều dạng khác nhau. Trên thực tế, trong khoảng 1 tỷ năm của thời kỳ giữa của lịch sử Trái Đất (khoảng 1,8 tỷ đến 800 triệu năm trước), sự sống trên Trái Đất không có gì ngoài một lớp bùn nhầy bao phủ bề mặt rộng lớn. Dòng dõi lâu đời Loài người hiện nay là loài “người hiện đại” (Homo sapiens). Tuy vậy, chúng ta có những người họ hàng lâu đời cùng nằm trong tông Người và ra đời trước chúng ta, trong đó có người Neanderthal. Chúng ta, homo sapiens, là loài duy nhất thuộc tông Người còn sống đến ngày nay. Hai mẫu vật điêu khắc này là mô hình của một người nữ và một người nam thuộc loài Neanderthal. Neanderthal ngày nay đã tuyệt chủng nhưng cũng thuộc tông Người. Tông Người xuất hiện đầu tiên hàng triệu năm trước và có nhiều biến đổi nhỏ qua thời gian rất dài của quá trình tiến hóa. Do cây gia hệ phức tạp nên để trả lời câu hỏi con người đầu tiên tiến hóa như thế nào, chúng ta cần xác định “con người” ở đây được hiểu theo cách nào. Thoáng nghe có vẻ ngớ ngẩn, bởi vì người là người chứ không phải là một con vật nào như mèo hay chó. Nhưng sự khác biệt giữa chúng ta với tổ tiên xa xưa được đặt tên là Lucy, người sống cách chúng ta hơn 100.000 thế hệ, thì nhỏ hơn nhiều so với sự khác biệt giữa một con người và một con mèo. Đó là lý do vì sao trả lời câu hỏi trên là rất khó. (Chúng ta sẽ nói rõ hơn về Lucy ở phần dưới). Vì vậy, các nhà khoa học đưa ra hai câu trả lời và bạn có thể chọn một câu bạn cho là đúng. Chúng ta là Homo sapiens Câu trả lời thứ nhất là giả định rằng “con người” đầu tiên là thành viên đầu tiên trong loài Homo sapiens chúng ta. Con người này cũng giống như bạn và tôi, chỉ là không có iPhone thôi! Bộ xương cổ nhất được tìm thấy cho đến nay của loài Homo sapiens là ở Morocco và có niên đại khoảng 300.000 năm. Vị tổ tiên này của chúng ta sống cùng thời với các loài khác trong tông Người, trong đó có người Neanderthal và người Denisovan. Từ lâu các nhà khảo cổ học vẫn tranh luận điều gì khiến chúng ta khác biệt với các loài người khác trong tông Người. Câu trả lời có lẽ là bộ não của chúng ta. Chúng ta cho rằng Homo sapiens là loài duy nhất có thể làm được những việc như là sáng tạo nghệ thuật và ngôn ngữ, mặc dù một số phát hiện gần đây cho rằng Neanderthal cũng là những nghệ sĩ. Rất khó để biết vì sao Homo sapiens lại sống sót còn các loài khác trong tông Người lại tuyệt chủng. Nhưng từ những hình vẽ tìm thấy trong hang ở Pháp và Indonesia, có thể suy luận rằng chính khả năng sáng tạo đã giúp loài người chúng ta tồn tại và sống đến ngày nay. Câu trả lời thứ hai là giả định rằng “con người” đầu tiên là con người đầu tiên thuộc tông Người tách ra khỏi tông, bao gồm cả tinh tinh và khỉ đột. Chúng ta không thể khẳng định ai là tổ tiên đầu tiên của mình, nhưng nhiều nhà khoa học cho rằng tổ tiên đầu tiên của chúng ta chính là Australopithecus afarensis. Loài Australopithecus afarensis có ngoại hình khác với chúng ta, nhưng cũng đứng thẳng và biết sử dụng công cụ bằng đá. Bằng chứng rõ nhất của nhận định này chính là bộ xương hóa thạch nổi tiếng được đặt tên là Lucy. Đây là hình mô phỏng Lucy trông như thế nào khi còn sống cách đây hơn 3 triệu năm. Vào thời gian Lucy còn sống, cách đây khoảng 3,18 triệu năm, trên người Lucy mọc đầy lông. Lucy có chiều cao như chúng ta ngày nay, và chết khi đã là người trưởng thành. Bộ xương của Lucy được tìm thấy ở châu Phi, và mặc dù bộ xương còn lại khá nhiều so với những bộ xương khác của người cùng tông mà chúng ta phát hiện được, nhưng vẫn chưa đầy đủ. Chính vì bộ xương còn thiếu nên rất khó để kết luận ai là “con người” đầu tiên. Hầu hết các hóa thạch cùng thời Lucy đều không đầy đủ. Mỗi bộ xương của từng loài, chúng ta chỉ thu thập được một nắm phục vụ cho việc nghiên cứu. Vì thế mỗi một phát hiện khảo cổ mới đều rất quý giá. Mỗi dấu vết hóa thạch mới lại mang đến một cơ hội ghép thêm một mảnh vào bức tranh cây gia hệ của chúng ta. Phạm Hường Theo The Conversation |
