Vi khuẩn sống nhờ Asen - những dạng sống mới pdf

Vi khuẩn sống nhờ
Asen - những dạng
sống mới




Chúng ta có được được những bằng
chứng về dấu hiệu đầu tiên của một
"sinh quyển bóng tối" - một hình
thức song song của sự sống trên
Trái đất - với một hệ sinh hóa khác
với tất cả những gì đã biết. Vi
khuẩn có thể phát triển mà không
cần phốt pho, một trong sáu nguyên
tố hóa học được cho là thiết yếu với
cuộc sống. Vi khuẩn này thay thế
phốt pho bằng asen, một chất độc
chết người.

Hình ảnh vi khuẩn chứa asen trong
cấu trúc DNA của chúng
Các kết quả nghiên cứu của ông
Felisa Wolfe-Simon thuộc khoa
sinh hoc vũ trụ và khảo sát địa chất
Hoa Kỳ tại Menlo Park, California
cho thấy : "Cuộc sống của chúng ta
có thể ẩn chứa nhiều biến đổi linh
hoạt và phức tạp hơn rất nhiều so

với những lý thuyết mà chúng ta
thường giả định hoặc xây dựng ra".

Lấy mẫu vi khuẩn chứa asen ở hồ
Mono Lake (Ảnh: BBC)
Nhóm nghiên cứu của Wolfe-
Simon đã mang bùn có chứa vi
khuẩn từ hồ Mono Lake giàu asen
về và nuôi chúng trong điều kiện
giảm dần nồng độ phốt pho. Lý giải
của họ là vì asen là nguyên tố nằm
bên dưới phốt pho trong bảng tuần
hoàn, và nhiều tính chất hóa học
của nó giống như phốt pho và thậm
chí nếu được sử dụng như một
nguồn năng lượng cho một số vi
khuẩn, sâu bọ, nó có thể trao đổi
bình thường với những vi khuẩn,
sâu bọ khác. Và đó chính là những
gì đã xảy ra.

Hồ Mono Lake - nơi tìm ra mẫu vi
khuẩn chứa asen (Ảnh: Wikipedia)
"Sau một năm, chúng vẫn còn sống
và hoạt động tốt," ông Paul Davies
thuộc đại học bang Arizona ở
Tempe cho biết. Không chỉ vậy,
nhóm nghiên cứu cho thấy khả
năng kết hợp sâu vào việc xây dựng
các khối phân tử vi khuẩn của asen,

như chủng GFAJ-1 của họ
Halomonadaceae , việc kết hợp này
có thể xuống đến DNA. Phát hiện
này có ý nghĩa vô cùng quan trọng
vì nó làm thay đổi suy nghĩ của
chúng ta về khái niệm sự sống cũng
như mở ra một tia sáng mới trong
việc tìm kiếm sự sống ở các hành
tinh có điều kiện khí hậu khắc
nghiệt trong hệ Mặt trời như sao
Hỏa hay sao Thổ Nền tảng của
cuộc sống Cho đến nay, tất cả
những hiểu biết về cuộc sống đã
được xây dựng trong khoảng sáu
nguyên tố hóa học chính là carbon,
hydro, nitơ, phốt pho, ôxy và lưu
huỳnh - được biết đến như
CHNOPS - tạo nên protein, lipid và
DNA. Trong tất cả các dạng sống
bình thường, phốt pho là một phần
chính trong bộ khung của các vật
liệu di truyền.

CHNOPS - nề tảng của sự sống
(Ảnh phschool.com)
Ông Philippe Bertin của Đại học
Strasbourg, Pháp cho biết "Đây là
lần đầu tiên như một sự thay thế
thành phần nguyên tố cơ bản được
chứng minh ở cấp độ DNA". "Có

lẽ, đó là một di tích của quá trình
tiến hóa của tổ tiên các loài vi
khuẩn này, và sự tiến hóa này đã
thay thế asen bằng phốt pho trong
cấu trúc DNA vì sử dụng phốt pho
ổn định hơn và ít độc hại hơn."
Mặc dù còn sống sót trên asen
trong một năm, nhưng các vi khuẩn
sẽ vẫn "thích" để phát triển bằng
cách sử dụng phốt pho hơn vì các
phản ứng phân tử sinh học hiệu quả
hơn trong nước và dường như được
ổn định hơn khi xây dựng với phốt
pho hơn là asen. Chúng chỉ sử dụng
asen nếu không có phốt pho để thay
thế.
Steven Benner, một nhà hóa học
của tổ chức Phát triển Ứng dụng
phân tử ở Gainesville, Florida,
người đã làm việc trên các hình
thức thay thế của ADN, hoài nghi
về việc các vi khuẩn có thực sự
chứa asen. "Tôi nghi ngờ những kết
quả này," ông nói, "để đo các DNA
được sửa đổi, các DNA phải được
đưa vào một loại gel có chứa nước,
trong môi trường đó các phân tử có
chứa asen sẽ nhanh chóng phân ly.
Bất kỳ giả thuyết nào cho rằng rằng
có thể thay thế phốt pho bằng asen

trong phân tử sinh học phải đưa
xem xét lại". Sinh quyển bóng tối
Davies cho biết trong tương lai việc
nghiên cứu sẽ giải quyết vấn đề ổn
định trong nước, nhưng ông cho
rằng khám phá này nhấn mạnh sự
cần thiết của việc phải nhìn xa hơn
cho những đại diện thực sự đầu tiên
của các dạng sống khác trong sinh
quyển bóng tối của Trái đất. "Nơi
nào để tìm kiếm chúng? Những khu
vực sinh thái ở các cực, hoặc bị cô
lập như là sa mạc khô hay cao
nguyên lạnh, lỗ khoan ở các lớp
phủ hoặc sâu hơn, hồ bị ô nhiễm,
biển sâu, miệng thuỷ nhiệt sẽ là
những nơi lý tưởng. "Nó cũng có
thể được rằng cuộc sống kỳ lạ đang
ở xung quanh chúng ta, xen kẽ với
cuộc sống dựa trên nền tảng
cacbon. Nếu có, nó sẽ được khó
phát hiện, nhưng chúng ta sẽ phải
tìm một cách để đem mọi thứ ra
ánh sáng", ông Davies hồ hởi cho
biết.


Hệ sinh thái bóng tối liệu có bắt
đầu từ biển sâu?

Vi khuẩn chứa asen cũng có thể có
ý nghĩa cho cuộc sống ngoài trái
đất. "Nếu cuộc sống bắt đầu với
nhiều hơn một cách như trên hành
tinh của chúng ta, nó sẽ rất đặc biệt
để tin rằng ở những nơi khác trong
vũ trụ, chúng rất đông đức", ông
Davies cho biết thêm. Ông nói rằng
chúng ta nên suy nghĩ cẩn thận về
những nguyên tố hóa học để theo
dõi và tìm thấy chúng.