Mặc dù ngày nay còn rất ít thông tin chi tiết, nhưng sự sống trên Trái đất được cho là đã hình thành khoảng 4 tỷ năm trước từ một hỗn hợp định mệnh của các hợp chất hữu cơ được gọi là súp nguyên thủy.
Làm thế nào và ở đâu các thành phần của đầu vào sinh học ban đầu này được tạo ra vẫn là một lĩnh vực tranh luận, dựa trên dòng thời gian và điều kiện bề mặt trên Trái đất trẻ lạnh giá.
Nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng các chất cơ bản như axit amin, chất béo và đường có thể hình thành ở độ sâu của không gian và đã được phát hiện trước đó. Được đưa đến Trái đất sớm Thông qua thiên thạch và sao chổi.
Theo một nghiên cứu mới của một nhóm từ Đức và Pháp, kịch bản này không chỉ hợp lý mà còn đưa ra lời giải thích khả dĩ nhất về cách Trái đất có được một số khối cơ bản của sự sống, một số trong đó có thể hình thành hiệu quả hơn trong không gian giữa các vì sao.
Nghiên cứu tập trung đặc biệt vào sự hình thành các peptide hoặc chuỗi ngắn gồm từ 2 đến 50 axit amin được liên kết bằng liên kết hóa học gọi là liên kết peptide.
Peptide là chìa khóa cho sự sống trên Trái đất. Được tạo thành từ các chuỗi axit amin độc đáo, chúng phục vụ các chức năng đa dạng như xúc tác cho một loạt các quá trình sinh học. Các nhà nghiên cứu cho rằng các peptit cổ xưa cũng có thể đóng vai trò trong việc hình thành tiền chất nguyên thủy của màng tế bào.
Các nhà nghiên cứu nói thêm rằng mặc dù peptide rõ ràng rất quan trọng trong việc tạo điều kiện cho sự sống trên Trái đất, nhưng hành tinh trẻ này có thể không cung cấp môi trường tuyệt vời cho sự hình thành của chúng.
Họ giải thích rằng nước có thể có tác động khó hiểu đối với sự hình thành các peptide từ các thành phần hóa học và do đó có thể cản trở phần này của quá trình hình thành sinh học hoặc sự xuất hiện của sự sống từ các vật liệu không sống.
Có một nơi thân thiện hơn đáng ngạc nhiên cho sự hình thành peptide: môi trường giữa các vì sao, một thuật ngữ dùng để chỉ vật chất phân tán và bức xạ chiếm giữ những vùng không gian rộng lớn giữa các hệ sao.
Được dẫn dắt bởi Serge Krasnokotsky, nhà vật lý thiên văn tại Viện Thiên văn học Max Planck ở Đức, các tác giả nghiên cứu đã mô phỏng các điều kiện được tìm thấy trong môi trường giữa các vì sao, cho phép họ kiểm tra trong phòng thí nghiệm một số chi tiết cơ bản về cách hành tinh của chúng ta có thể kết thúc bằng peptide.
Ví dụ, họ xác nhận rằng quá trình tổng hợp peptide phụ thuộc vào ba thành phần hóa học – carbon, carbon monoxide và amoniac – sự hiện diện của chúng có thể dẫn đến sự hình thành các phân tử aminoketin giống axit amin trong các đám mây bụi giữa các vì sao mật độ thấp.
Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng khi loại đám mây phân tử này ngưng tụ, các hạt bụi trong đó bắt đầu đông lại và các phân tử aminoketine có thể tập hợp thành chuỗi – tức là các peptide.
Sự đông tụ liên tục của các hạt bụi trong không gian giữa các vì sao có thể giúp biến đổi một đám mây phân tử mỏng thành một đĩa tiền hành tinh dày đặc hơn, một vòng mảnh vụn xung quanh một ngôi sao mà cuối cùng ngưng tụ lại để tạo thành các hành tinh, mặt trăng và các thiên thể khác.
Các nhà nghiên cứu cho biết, trong các đĩa hoàn cảnh này, sao chổi hoặc tiểu hành tinh ở cách xa ngôi sao của chúng là “những vật thể thú vị nhất để hình thành peptide”. Anh ấy viết.
Khi một vật thể như vậy đến gần ngôi sao và nóng lên, sự bay hơi của các phân tử bên trong nó thường bị ức chế và chỉ các phân tử ở lớp bề mặt mỏng mới có thể bay hơi tự do.
Khi nhiệt độ của một vật tăng lên 176 K, amoniac trong phân tử băng của nó kết hợp với nước tạo thành hỗn hợp có điểm nóng chảy thấp hơn điểm nóng chảy của các thành phần của nó. Các tác giả nghiên cứu cho biết phần lớn không thể bay hơi, hàm lượng chất lỏng được tìm thấy sâu bên trong sao chổi hoặc tiểu hành tinh có thể “rất phù hợp” cho sự hình thành các phân tử aminoketine. Anh ấy viết.
Họ chỉ ra rằng các phân tử rắn có thể di chuyển tự do hơn trong trạng thái lỏng này, cho phép nồng độ cao các phân tử amoniac hoạt động như chất xúc tác.
Ngoài ra, do sự nóng lên nhanh chóng có thể làm gián đoạn sự hình thành liên kết peptide, nên thời gian dài mà những quả cầu này trải qua sự thay đổi nhiệt độ có thể sẽ hỗ trợ quá trình tổng hợp peptide, mang lại nhiều thời gian hơn cho các phản ứng hóa học cần thiết xảy ra.
Các tác giả gợi ý rằng các peptide có thể hình thành theo cách này khi hệ mặt trời của chúng ta phát triển và sau đó có thể đã đến Trái đất khi hành tinh trẻ bị bắn phá bởi thiên thạch, sao chổi và các vật thể có khả năng chứa peptide khác.
Sự xuất hiện của các peptide sẽ mang lại cho Trái đất ít nhất một yếu tố quan trọng cho sự sống, góp phần phát triển màng nguyên sinh hoặc tiền thân của màng cung cấp cho tế bào cấu trúc và bao quanh nội dung của chúng.
Sẽ cần nhiều nghiên cứu hơn để khám phá những phát hiện này và tiếp tục lấp đầy những khoảng trống trong hiểu biết của chúng ta về nguồn gốc sự sống, nhưng các tác giả cho biết nghiên cứu này bổ sung thêm bằng chứng hỗ trợ đáng kể cho ý tưởng rằng các thành phần ngoài Trái đất đã giúp mang lại món súp nguyên thủy của Trái đất cho sự sống.
Nghiên cứu được công bố trên Sự tiến bộ của khoa học.