Khi sự sống cho bạn những trái chanh, hãy tạo nên sự sống. Ảnh: Stock Connection/REX

Lần đầu tiên, thông tin di truyền được sao chép bên trong một tế bào đơn giản được thiết kế để mô phỏng sự sống cơn bản. Cho tới nay, việc sao chép này có tác dụng phụ không hay đó là làm hủy hoại tế bào nhưng các nhà nghiên cứu vừa phát hiện ra rằng tế bào này có thể được ổn định bằng cách bổ sung một ít citrat. Chất này được tổng hợp từ axit citric, một hóa chất có trong chanh và cam.

“Chúng tôi đã tìm ra một giải pháp cho một vấn đề đã có từ lâu về nguồn gốc của sự sống tế bào,” Jack Szostak của bệnh viện đa khoa Massachusetts ở Boston nói.

Công trình là một phần của dự án nhằm tìm hiểu sự sống đầu tiên trên trái đất được hình thành từ một tập hợp các phân tử không sống như thế nào. Để tái hiện lại những gì đã xảy ra, Szostak và nhóm của mình đã thử nghiệm với các tế bào proto đơn giản, cơ bản là những bong bóng axit béo. Các tế bào proto này là phiên bản thô của các tế bào tạo nên tất cả các sinh vậ hiện đại. Mặc dù thiếu các cỗ máy tế bào phức tạp, chúng vẫn có thể sinh sản bằng các phân chia để hình thành các tế bào proto con. “Thứ vẫn còn thiếu là vật liệu sao chép di truyền,” Szostak nói.

Sự sống đầu tiên trên trái đất có lẽ dùng RNA thay vì DNA để mang các gen của nó. Nó là một phân tử đơn giản hơn có thể thực hiện một loạt các chức năng khác mà có thể hữu ích cho các sinh vật đầu tiên. Szostak đã buộc các tế bào proto của ông mang RNA. Bước tiếp theo là buộc RNA đó tự sao chép. Như vậy, khi các tế bào proto phân chia, mỗi tế bào con có thể được nhường lại các bản sao của toàn bộ vật liệu di truyền.

Các phân tử RNA hình thành các bản sao của chính nó từ một tập hợp các phân tử nhỏ hơn được gọi là nucliotit, mỗi nucliotit là một ký tự trong mã hóa gen. Các nucliotit tập trung cùng nhau trên RNA hiện có và liên kết với nhau.

Trong phòng thí nghiệm, việc lắp ráp này cần sự trợ giúp của các ion magie hoặc các hạt mang điện khác. Nhưng tự thân nó, nó không thể hoạt động trong các tế bào proto của Szostak vì các ion magie phản ứng với axit béo, xé tế bào ra thành từng mảnh và ném RNA mới hình thành vào môi trường nước xung quanh nơi nó nhanh chóng bị tiêu tan.

Cùng với Katarzyna Adamala, Szostak giờ đây đã tìm thấy một cách. Họ cố gắng bổ sung nhiều hóa chất khác nhau vào magie và hỗn hợp tế bào proto và cuối cùng phát hiện một hóa chất giúp ổn định tế bào trong khi vẫn cho phép RNA tự sao chép chính nó.

Vật liệu kì diệu đó được gọi là citrate và dễ dàng được tạo ra từ axit citric. Trong các tế bào proto, mỗi phân tử citrat xếp chồng lên một ion magie như một bàn tay quanh 1 quả bóng, ngăn nó không phản ứng với axit béo những vẫn cho phép nó tương tác với RNA.

“Đó quả là một quan sát rất đáng chú ý,” Ramanarayanan Krishnamurthy của Viện nghiên cứu Scripps ở La Jolla, California nói. “Citrat này có thể ổn định RNA khỏi bị thoái hóa và đồng thời ổn định tế bào proto chống lại sự rò rỉ”.

Nếu citrat là một thành phần căn bản để hình thành sự sống đầu tiên thì vật liệu này phải rất phong phú cách đây 4 tỉ năm. Citrat được tìm thấy trong nhiều sinh vật hiện đại nhưng chưa rõ chúng có tồn tại cách đây rất lâu không. Tuy nhiên  Krishnamurthy cho rằng các phân tử tương tự chắc chắn cũng hình thành và có thể hoạt động giống như vậy.

L.H - Dostdongnai, theo New Scientist/Health.