Những dạng sự sống đầu tiên có thể giống động vật hơn chúng ta nghĩ

Trong một nghiên cứu mới, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng vi khuẩn thực tế có thể phát triển giống như một phôi thai.

Nhấn để phóng to ảnh

Khi vi khuẩn kết hợp với nhau, chúng tiết ra một ngôi nhà chung bảo vệ chất nhờn để tạo thành các khuẩn lạc phát triển mạnh, dày đặc được gọi là màng sinh học. Trong sự an toàn của màng sinh học, chúng có thể chống chọi tốt hơn với những thay đổi của môi trường, giao tiếp tầm xa với các tế bào bên ngoài cộng đồng và thậm chí chia sẻ bộ nhớ tập thể về các loại – cơ bản hoạt động giống như một sinh vật đa bào.

Một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế do nhà di truyền học tiến hóa Momir Futo từ Viện Ruđer Bokovi ở Croatia dẫn đầu đã phát hiện ra các màng sinh học cũng phát triển giống như một sinh vật đa bào.

Hầu hết các tế bào trên Trái đất đều sống dưới dạng các màng sinh học này. Chúng có thể bao gồm nhiều loài và chúng ta đang ngày càng tìm ra nhiều cách để chúng hoạt động như những sinh vật đa bào.

Trong phòng thí nghiệm, Futo và nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu vi khuẩn Bacillus subtilis hình que, thường được tìm thấy trong đất, bò và con người.

Các nhà nghiên cứu đã thiết lập một dòng thời gian biểu hiện gene trên toàn bộ màng sinh học khi nó phát triển, từ một vài tế bào ban đầu cho đến khi nó được hai tháng tuổi.

Họ cũng so sánh các sản phẩm gene của vi khuẩn với các gene khác trong cây họ của nó, vạch ra một mốc thời gian cho các mối quan hệ tiến hóa.

“Đáng ngạc nhiên là chúng tôi phát hiện ra rằng các gene trẻ hơn tiến hóa ngày càng được biểu hiện theo thời điểm phát triển màng sinh học sau này. Thứ tự biểu hiện gene trong quá trình phát triển màng sinh học phản ánh thời gian tiến hóa của các gene này giống như các biểu hiện của gene trong phôi động vật đang phát triển”, nhà di truyền học Tomislav Domazet-Loo đến từ Đại học Công giáo Croatia giải thích.

Đó không phải là cách duy nhất mà màng sinh học bắt chước quá trình hình thành phôi (sự phát triển của phôi động vật). Tổ chức từng bước của biểu hiện gene được quan sát thấy cũng được thấy ở phôi, cũng như sự gia tăng lớn trong giao tiếp giữa các tế bào trong giai đoạn giữa của quá trình phát triển trong màng sinh học trùng khớp với các nếp nhăn 3D đang phát triển.

Domazet-Loo nói thêm: “Điều này có nghĩa là vi khuẩn là những sinh vật đa bào thực sự giống như chúng ta. Xem xét rằng các hóa thạch lâu đời nhất được biết đến là màng sinh học của vi khuẩn, rất có thể sự sống đầu tiên cũng là sinh vật đa bào, không phải là sinh vật đơn bào như được xem xét cho đến nay”.

Phương pháp phân tích thực vật mà các nhà nghiên cứu sử dụng là tương đối mới và vẫn còn một số câu hỏi xung quanh độ tin cậy của nó, vì vậy nhóm đã kiểm tra lại kết quả của họ bằng cách sử dụng các công cụ di truyền cũ hơn và nhận thấy rằng chúng đã hỗ trợ phát hiện của họ.

Nhóm nghiên cứu cảnh báo rằng những kết quả này chỉ giới hạn trong điều kiện phòng thí nghiệm, vì vậy cần phải nghiên cứu thêm để xem liệu những phát hiện có đúng trong môi trường tự nhiên với sự tương tác giữa nhiều loài hay không.

Vẫn còn phải xem liệu các đặc điểm phát sinh phôi khác như các làn sóng khu trú của các biểu hiện gene mới cũng có trong màng sinh học. Nhưng những điểm tương đồng mà họ đã quan sát được là khá nổi bật.

Vì màng sinh học chịu trách nhiệm cho hơn 80% các trường hợp nhiễm trùng do vi sinh vật trong cơ thể chúng ta. Chúng chắc chắn cũng sẽ đóng một vai trò lớn trong cách các vi khuẩn thân thiện của chúng ta hoạt động, vì vậy hiểu được cách những sinh vật không đơn lẻ này phát triển và hoạt động cùng nhau có thể giúp vô số vấn đề y tế.

“Không thể chối cãi rằng tế bào là đơn vị cơ bản của sự sống, tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là sự sống đầu tiên hoàn toàn là đơn bào”, các nhà nghiên cứu kết luận.