Một giọt nước nhỏ bé cũng ẩn chứa chìa khóa về cả quá khứ và tương lai sự sống của con người

Theo các nhà khoa học, nếu sự hình thành của vũ trụ bắt nguồn từ Vụ nổ lớn "Big Bang", thì sự sống trên Trái đất cũng bắt nguồn theo một "Big Bang" thần kỳ của riêng nó. Đó là "vụ nổ" hóa học khi giọt nước đầu tiên rơi xuống hành tinh.

Môi trường hóa học từ một giọt chất lỏng đơn giản có thể tạo ra những phản ứng hóa học nhanh gấp hàng triệu lần bình thường và từ đó làm đâm chồi sự sống.

Khám phá này đặc biệt quan trọng trong việc trả lời nhiều câu hỏi cả về quá khứ và tương lai, bao gồm cả việc tăng tốc quá trình phát triển các phương thuốc cứu người đến khả năng tìm ra các dạng sống ngoài hành tinh. Nghiên cứu được công bố trên tập san Proceedings của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ.

Việc nghiên cứu bản chất hóa học của các phản ứng trong môi trường các hạt nước có thể trả lời nhiều câu hỏi thú vị về sự sống.

Tác giả chính, Giáo sư Graham Cooks từ Đại học Purdue ở Indiana cho biết: "Đây về bản chất là hóa học đằng sau sự ình thành của sự sống. Nó là minh họa đầu tiên rằng các nguyên tử thời ban sơ, các acid amin đơn giản tự động phát triển thành peptide - các 'viên gạch' sự sống trong một giọt nước tinh khiết. Đó là một khám phá mang tính bước ngoặt".

Sự sống nảy mầm từ những hạt nước nhỏ bé

Nói cách khác, các phản ứng hóa học trong môi trường nước đã dẫn đến sự hình thành protein và sự sống trên Trái đất. Phát hiện này có thể là chìa khóa xây dựng những phương thuốc chữa trị các bệnh nan y nhất của nhân loại, nhóm nghiên cứu cho biết.

Theo giáo sư Cooks, phản ứng hóa học trong các hạt nước khắp nơi diễn ra nhanh hơn từ hàng trăm đến hàng triệu lần so với nếu xảy ra trong môi trường bình thường. Bằng cách tăng tốc này, các chất xúc tác không còn cần thiết nữa và hiểu biết về quá trình đó chính là "Chén thánh" của hóa học.

Khi Trái đất hình thành 4,5 tỷ năm về trước, nó là một quả cầu đá vô trùng, liên tục bị "tấn công" bởi thiên thạch và khắp nơi là các núi lửa sục sôi. Trong hàng tỷ năm tiếp theo, nó đã bắt đầu có sự xuất hiện của các vi sinh vật.

Trái đất nguyên thủy liên tục bị "bắn phá" bởi thiên thạch.

Ngày nay, sự sống đã phủ khắp hành tinh, từ sa mạc nóng bỏng rẫy đến vùng đất băng giá bao phủ, từ đỉnh núi cao nhất đến những đáy biển sâu thẳm và tăm tối.

Tuy nhiên, cùng trong thời gian đó, các hành tinh còn lại trong Hệ Mặt trời của chúng ta vẫn có vẻ như hoàn toàn "vô sinh". Lý do nào mà những tảng đá, cát, và thành phần hóa học vô cơ có thể tạo ra dạng sống sinh động khắp nơi là một câu hỏi hóc búa với khoa học.

Tất nhiên điều này liên quan đến một loạt yếu tố như khoảng cách của Trái đất với Mặt trời - đủ lý tưởng để nước tồn tại ở dạng lỏng. Nhưng còn yếu tố khác, như việc acid amin ở dạng thô liên tục được đưa đến bởi các thiên thạch có thể phản ứng và kết nối với nhau tạo ra peptide. Điểm đau đầu là, việc hình thành các 'viên gạch' của protein hay sự sống cần sự "mất đi" của một nguyên tử nước. Nó gần như không thể xảy ra trong môi trường ướt, có nước hay đại dương.

Nói cách khác, việc hình thành sự sống vừa cần có nước đẩy nhanh các phản ứng, vừa cần không gian khô.

Các phản ứng được tăng tốc khi các tia nước li ti tiếp xúc với khí quyển và acid amin vô cơ.

Để trả lời vấn đề hóc búa này, Cooks và các cộng sự trong ngành đã dành ra tới 10 năm nghiên cứu. Họ dùng các máy đo quang phổ để phân tích các phản ứng hóa học trong từng hạt nước.

Theo Giáo sư Cooks: "Nước không ướt ở mọi nơi".

Tức là khi một hạt nước gặp khí quyển, những phản ứng hóa học "siêu tốc" có thể diễn ra, chuyển hóa acid amin vô cơ thành các 'viên gạch' sự sống. Điều này xảy ra ở những nơi mà các tia nước bắn vào không khí như khi sóng biển đập vào bờ, hay khi nước ngọt bắn xuống từ những vách núi - đó là khi mà môi trường có thể tạo điều kiện cho tiến hóa sự sống.

Hứa hẹn cách mạng trong y-sinh học

Theo Giáo sư Cooks, phát hiện về đặc tính này của các hạt nước có thể giúp đẩy nhanh việc nghiên cứu ra các loại thuốc cách mạng trong sinh học.

"Nếu bạn đi qua một khuôn viên nghiên cứu vào ban đêm, các tòa nhà sẽ luôn để đèn sáng tại các khu vực mà các nhà hóa học tổng hợp đang làm việc. Thí nghiệm của họ rất chậm và có thể tốn tới hàng ngày hoặc tuần. Điều đó không cần thiết. Sử dụng hóa học hạt chất lỏng, chúng tôi đã tạo ra một dụng cụ đang có ở Purdue có thể đẩy nhanh quá trình tổng hợp những phản ứng siêu phàm và tạo ra các loại thuốc tiềm năng".

Nguồn: Newsweek