12 bàn tay Mandala. (Ảnh: iStockphoto/kycstudio)
Các quá trình xảy ra trong vũ trụ ngoài kia, và không thuộc Trái đất, có khả năng đã đưa đến các phân tử sinh học tìm thấy hoặc ở dạng thuận trái, hoặc ở dạng thuận phải. Đó là kết luận rút ra từ các thí nghiệm mới đây thực hiện tại cơ sở synchrotron SOLEIL ở gần Paris, trong đó một số phân tử đơn giản tìm thấy trong các vùng đang hình thành sao bị chiếu bức xạ phân cực sinh ra các amino acid với sự không cân bằng của các phân tử thuận trái và thuận phải.
Cái gọi là các phân tử thuận một bên có thể tồn tại ở hai dạng, với dạng này là ảnh qua gương không chồng khít của dạng kia, mặc dù cả hai có cùng cấu tạo hóa học. Mặc dù các thí nghiệm trong phòng lab có xu hướng tạo ra những lượng ngang nhau của các phiên bản thuận trái và thuận phải của một phân tử thuận một bên cho trước, nhưng nhiều phân tử thuận một bên tìm thấy trong các sinh vật sống chỉ thuộc một biến thể. Thí dụ, các amino acid cấu tạo nên protein chỉ tồn tại ở dạng thuận trái, còn đường tìm thấy trong ADN thì ở dạng thuận phải.
Kết quả của sự tiến hóa
Các nhà khoa học lâu nay vẫn tranh luận về nguyên do xuất hiện sự bất đối xứng này ở vật chất sống. Một số người cho rằng những lượng bằng nhau của cả hai phiên bản của mỗi phân tử thuận một bên có mặt vào lúc bình minh của sự sống và chỉ trong sự tiến hóa sinh vật thì sự mất cân bằng này mới xuất hiện. Tuy nhiên, quan điểm đó ngày một ít người ủng hộ, khi người ta nhận ra rằng quá trình căn bản của sự gấp nếp protein dường như đòi hỏi sự mất cân bằng thuận một bên, trong khi để cho tự nhiên chọn lọc tính thuận trái hay thuận phải của mỗi phân tử trong sự tiến hóa sẽ liên quan đến những quá trình hết sức phức tạp.
Nghiên cứu mới nhất, công bố trên tạp chí Astrophysical Journal Letters, cung cấp sự hậu thuẫn thêm cho quan điểm mới đó, rằng sự bất đối xứng tồn tại trước khi sự sống sinh sôi. Một nhóm nhà thiên văn vật lí, nhà vật lí và nhà hóa học ở Pháp, đứng đầu là Louis le Sergeant d'Hendecourt thuộc trường Đại học Nam Paris, đã chiếu xạ lên các phân tử nước, ammonia và methanol ở nhiệt độ thấp, sử dụng ánh sáng tử ngoại phân cực tròn tại SOLEIL. Ý tưởng là tái tạo các điều kiện tìm thấy trong các vùng đang hình thành sao, nơi ánh sáng phân cực tròn một phần đã được quan sát thấy, và để kiểm tra giả thuyết cho rằng sự phân cực này có thể gây ra một sự mất cân bằng trong sự hình thành các phiên bản thuận trái và thuận phải thuộc những loại amino acid nhất định. Trước đây, các nhà nghiên cứu khác đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng các phân tử hữu cơ thuận một bên có thể được tạo ra trong các điều kiện giống như trong vũ trụ, và rằng vật chất hữu cơ, do đó, có thể có nguồn gốc của nó trong vũ trụ, nhưng không thể gây ra bất kì sự bất đối xứng nào vì chúng thiếu một nguồn bức xạ thích hợp.
D'Hendecourt và các đồng nghiệp đã tìm thấy cái họ đang tìm kiếm. Sự chiếu xạ của vật chất giống vật chất giữa các sao đã tạo ra một chất bã hữu cơ có chứa một sự bất đối xứng đáng lưu ý ở amino acid alanine thuận một bên. Đặc biệt, tùy vào sự định hướng của sự phân cực ánh sáng (với độ lớn nhỏ trong trường hợp thứ hai, họ nói, được giải thích bởi sự tập trung thấp của các photon đến trên mẫu nghiên cứu). Trái lại, khi sử dụng ánh sáng phân cực thẳng, họ không tìm thấy sự bất đối xứng đáng kể nào.
Trò ảo thuật thuận một bên
Vì thế, các nhà nghiên cứu kết luận rằng có khả năng tạo ra “các phân tử bất đối xứng của sự sống” trong các điều kiện giống vũ trụ từ một hỗn hợp ban đầu không chứa bất kì vật chất thuận một bên nào. Thành viên đội, Laurent Nahon, người làm việc tại SOLEIL, cho biết rằng con số 1,3% là cùng bậc độ lớn như tỉ lệ bất đối xứng của các amino acid đã phát hiện ở các thiên thạch nguyên thủy và vì thế gia thêm sức nặng cho quan điểm cho rằng sự bất đối xứng gương có nguồn gốc trong vũ trụ.
Nahon cho biết các thí nghiệm phòng lab trước đây đã chứng tỏ làm thế nào một sự bất đối xứng nhỏ như thế này có thể đưa đến sự bất đối xứng 100% ở một chất thuận một bên, nhưng ông nói hãy còn quá sớm để chỉ ra cơ chế chính xác đã tạo ra sự mất cân bằng ban đầu. Không rõ là bức xạ phân cực có tạo ra nhiều phân tử thuộc một loại thuận hơn loại kia hay là nó tạo ra những lượng ngang nhau thuộc cả hai loại, rồi sau đó phá hủy đi một trong hai loại một cách dễ dàng hơn, nhưng ông bổ sung thêm rằng nhóm của ông hiện đang tiến hành các thí nghiệm khác để thử giải quyết vấn đề này.
Laurence Barron, một nhà hóa học tại trường Đại học Glasgow, tin rằng D'Hendecourt và các cộng sự của ông đã thực hiện một thí nghiệm “hấp dẫn nhất”, nhưng ông cho biết ánh sáng phân cực tròn không phải là cơ chế duy nhất được nêu ra để giải thích sự bất đối xứng của vật chất sống. Thật vậy, ông lưu ý, có một số ứng cử viên khác nữa, bao gồm sự tác động kết hợp của ánh sáng chưa phân cực và một từ trường tĩnh, các electron phân cực spin phát ra từ phân rã beta, và cả sự vi phạm điện tích-chẵn lẻ. “Chẳng biết công trình mới nhất này có gì để làm với nguồn gốc của sự thuận một bên sinh học không nữa”, ông nói. “Nhưng chắc chắn nó đáng được xét đến trong các thảo luận tương lai của vấn đề trên”.
Theo Edwin Cartlidge – physicworld.com
