Phát hiện mã di truyền tuyệt chủng có trước ADN?

Các nhà khoa học từ lâu cho rằng họ nắm rõ hướng tiến hóa của mã di truyền cho phép sự sống xuất hiện trên trái đất, nhưng kết quả nghiên cứu mới có thể đảo ngược hiểu biết này.

Khám phá có thể đảo ngược hiểu biết về mã di truyền. ẢNH: REUTERS

Bất chấp sự đa dạng vô cùng ấn tượng, gần như mọi sự sống trên trái đất, từ vi khuẩn đến cá voi, đều chia sẻ cùng mã di truyền. Tuy nhiên, cơ chế đằng sau mã gien chung tiếp tục là đề tài gây tranh cãi.

Chứng cứ mới về mã di truyền chung

Nghiên cứu sinh Sawsan Wehbi của Đại học Arizona (Mỹ) đã tìm được chứng cứ mạnh mẽ thách thức quan điểm được chấp nhận lâu nay về tiến hóa mã di truyền. Trong báo cáo đăng trên chuyên san PNAS, bà Wehbi và đội ngũ của mình cho rằng trật tự sắp xếp của các axít amino trong gien di truyền không tương thích với giả thuyết được đồng thuận trước đây.

“Mã di truyền là điều gì đó thật sự tuyệt vời, bao gồm một chuỗi các ADN và ARN chứa trình tự của 4 nucleotide được diễn dịch thành các trình tự protein bằng việc sử dụng 20 axít amino khác nhau”, theo giáo sư Joanna Masel, người hướng dẫn nhóm của nghiên cứu sinh Wehbi ở Đại học Arizona.

Báo cáo trình bày phát hiện của đội ngũ cho thấy sự sống sơ khai của địa cầu ban đầu chuộng các phân tử axít amino nhỏ hơn so với các axít amino lớn và phức tạp hơn vốn được bổ sung sau đó. Và mã di truyền ngày nay nhiều khả năng đến sau các mã đã tuyệt chủng.

Các tác giả cho rằng hiểu biết hiện có về sự tiến hóa của mã di truyền bị thiếu sót do dựa vào những kết quả thí nghiệm sai lệch thay vì chứng cứ tiến hóa trên thực tế.

Ví dụ, một trong những nền tảng của quan điểm chung về tiến hóa mã di truyền đến từ cuộc thí nghiệm nổi tiếng Urey-Miller được thực hiện năm 1952, theo đó tìm cách mô phỏng các điều kiện của trái đất vào thời điểm mới hình thành với mục đích tìm hiểu nguồn gốc sự sống.

Cấu trúc sự sống có trước ADN

Nhóm chuyên gia của Đại học Arizona đã sử dụng một biện pháp mới để phân tích trình tự của các axít amino dọc theo cây phả hệ của sự sống, ngược về thời điểm của tổ tiên chung (LUCA). Đây là quần thể sinh vật sống cách đây 4 tỉ năm và đại diện cho tổ tiên của mọi sự sống trên trái đất ngày nay.

Không như những cuộc nghiên cứu trước đó vốn dựa trên những trình tự protein đầy đủ, bà Wehbi và các đồng nghiệp tập trung vào những vùng protein.

“Nếu protein là một chiếc xe, vùng protine giống như bánh lái”, nghiên cứu sinh Wehbi hình dung để dễ tưởng tượng. Và đó là phần có thể sử dụng cho nhiều chiếc xe khác nhau, cũng như tồn tại lâu hơn những chiếc xe này.

Họ phát hiện hơn 400 nhóm trình tự LUCA. Trong số này có hơn 100 nhóm trình tự tồn tại và được đa dạng hóa trước khi ADN xuất hiện.

“Phát hiện mới mang đến manh mối về các mã di truyền có trước chúng ta, và chúng đã biến mất trong những vòng xoáy của thời gian địa chất”, giáo sư Masel kết luận.