Phát hiện mọi thành phần cấu tạo của DNA và RNA trong mẫu tiểu hành tinh Ryugu

• Trong mẫu tiểu hành tinh Ryugu do tàu thăm dò Nhật Bản thu thập, đã phát hiện toàn bộ các phân tử cơ bản cấu thành DNA và RNA
• Kết quả phân tích xác nhận sự hiện diện đầy đủ của các thành phần chính của axit nucleic như bazơ, đường và phosphate
• Đây được đánh giá là bằng chứng củng cố khả năng các phân tử hữu cơ cần thiết cho sự hình thành sự sống có nguồn gốc từ vũ trụ
• Mẫu được bảo quản và phân tích trong trạng thái niêm kín để tránh ô nhiễm từ Trái Đất, đồng thời đã tiến hành các bước kiểm chứng hóa học chính xác
• Phát hiện lần này được xem là bằng chứng quan trọng cho thấy những vật liệu hóa học cho nguồn gốc sự sống đã tồn tại từ giai đoạn đầu hình thành Hệ Mặt Trời

---

Kết quả phân tích mẫu tiểu hành tinh Ryugu

• Trong mẫu thu hồi từ Ryugu, đã phát hiện mọi thành phần cấu tạo của DNA và RNA
  • Bao gồm bazơ (adenine, guanine, cytosine, thymine, uracil), đường và phosphate
  • Phân tích được thực hiện trong điều kiện thí nghiệm kín để ngăn ô nhiễm từ môi trường Trái Đất
• Những phân tử này là các hợp chất thiết yếu cho việc lưu trữ và sao chép thông tin di truyền của sinh vật sống, cho thấy khả năng nguồn gốc của chúng đến từ vũ trụ

Ý nghĩa khoa học

• Kết quả lần này cho thấy các hợp chất hữu cơ cần cho sự sống đã tồn tại ngay từ giai đoạn đầu hình thành Hệ Mặt Trời
  • Điều này củng cố khả năng vật liệu hóa học cho nguồn gốc sự sống đã được đưa đến từ bên ngoài Trái Đất
• Việc phân tích mẫu Ryugu được kỳ vọng sẽ trở thành dữ liệu quan trọng cho các nghiên cứu về sự hình thành hành tinh và nguồn gốc sự sống trong tương lai

Hướng nghiên cứu tiếp theo

• Ngoài Ryugu, các nhà khoa học dự định sẽ so sánh và phân tích thêm những mẫu từ các tiểu hành tinh khác để khảo sát sự phân bố và tính đa dạng của các phân tử hữu cơ
• Thông qua các nghiên cứu tiếp theo, họ dự kiến làm sáng tỏ con đường hình thành và quá trình tiến hóa của các hợp chất hữu cơ trong vũ trụ

[GN⁺]

Ý kiến trên Hacker News

• Tôi không phải chuyên gia, nhưng giả thuyết cho rằng nguồn gốc sự sống bắt đầu từ va chạm thiên thạch nghe có hơi lạ
  Trái Đất đầy núi lửa và đại dương, nên tôi nghĩ các nguyên tố cơ bản lẽ ra cũng có thể tự hình thành
  Cuối cùng, điều quan trọng vẫn là cơ chế tự sao chép đã xuất hiện bằng cách nào. Chỉ vài thiên thạch trộn bụi hữu cơ thôi thì có vẻ là chưa đủ

  • Điểm mấu chốt là thời điểm vận chuyển. Do bức xạ Mặt Trời đã làm cạn kiệt chất hữu cơ và nước trên Trái Đất sơ khai, nên cần có một cơ chế cung cấp các vật liệu này từ ngoài Hệ Mặt Trời
    Các đợt oanh kích tiểu hành tinh do sự dịch chuyển của các hành tinh khổng lồ rất có thể đã đóng vai trò đó
    Nội dung liên quan được giải thích trong Nice model
  • Còn tùy vào cách định nghĩa sự sống. Nếu đó là phản ứng hóa học lấy năng lượng từ môi trường, thì có thể nó đã trở thành thức ăn của một dạng sống khác
    Tự sao chép và khả năng thu nhận năng lượng có thể được xem là dạng sống nguyên thủy nhất
    Dấu vết của kiểu hóa học tiền sinh học ban đầu này có thể xuất hiện dưới dạng sự cô đặc cục bộ của các chất như nucleobase
  • Vấn đề của thuyết panspermia là rốt cuộc ở đâu đó sự sống vẫn phải tự khởi đầu. Vậy thì tại sao lại cho rằng điều đó không thể xảy ra trên Trái Đất?
  • Thực ra phần lớn nước trên Trái Đất rất có thể đến từ thiên thạch. Nói cách khác, thiên thạch không phải là “một giọt trong đại dương” mà là “toàn bộ đại dương”
    Khi Hệ Mặt Trời hình thành, các nguyên tố nặng ở gần Mặt Trời, còn các thành phần băng nhẹ ở xa hơn; sau đó do biến đổi quỹ đạo, các thiên thạch băng đã va vào Trái Đất và cung cấp những hóa chất cần thiết cho sự sống
  • Tôi đoán Trái Đất sơ khai là một khối dung nham, và trước khi bề mặt nguội đi thì mọi chất hữu cơ đều đã bị phá hủy. Vì vậy ban đầu hẳn là hoàn toàn vô trùng

• Tôi đang đọc cuốn The Story of CO2 Is the Story of Everything của Peter Brannen, trong đó giải thích nguồn gốc sự sống bằng lý thuyết lấy trao đổi chất làm trung tâm
  Tức là, trước cả thông tin RNA, sự sống đã xuất hiện từ nhu cầu nhiệt động học phải giải tỏa sự mất cân bằng năng lượng
  Trích lời Anne-Marie Grisogono, sự sống là một cơ chế tất yếu để tiêu hao năng lượng tự do của Trái Đất hiệu quả hơn so với các quá trình phi sinh học

  • Điều này cũng khá giống với nghiên cứu của Nick Lane. Góc nhìn coi sự sống là quá trình năng lượng vượt qua các rào cản rất ấn tượng
    Chỉ tiếp cận bằng câu chuyện nguyên liệu của “nồi súp nguyên thủy” thì có vẻ bỏ lỡ bản chất vấn đề

• Dù thiên thạch có chứa nucleobase, điều quan trọng là liệu nó có tồn tại dưới dạng ribose hay liên kết phosphate hay không
  Nồng độ của các phân tử phức tạp giảm rất nhanh theo độ phức tạp, nên chỉ riêng việc tồn tại của chúng không có quá nhiều ý nghĩa

  • Theo kết quả phân tích mẫu OSIRIS-REx của NASA, đã phát hiện đường 5 carbon ribose và đường 6 carbon glucose
    Tức là chính sự tồn tại của kiểu “nồi súp” này mới là điều quan trọng, và nó cho thấy các nguyên liệu của sự sống phân bố khắp vũ trụ
  • Đây mới là một trường hợp thiên thạch, nhưng nếu nucleobase hiện diện thì rất có thể những chất này tồn tại phổ biến
    Tuy vậy, để chúng phát triển thành acid nucleic thì cần những giai đoạn phức tạp hơn nhiều
    Có lẽ ban đầu đã tồn tại một dạng hóa học tiền sinh học nguyên thủy ở mức chất chuyển hóa tự sao chép

• Tôi tò mò về việc ngăn nhiễm bẩn cho thiết bị lấy mẫu. Trong môi trường chân không mà vẫn phải duy trì độ sạch tuyệt đối thì quy trình hẳn rất phức tạp

  • Thực tế đã có tranh cãi về việc mẫu Ryugu có bị nhiễm bẩn hay không
    Theo bài viết trên Phys.org, một số nhà nghiên cứu cho rằng nó đã bị nhiễm vi sinh vật từ Trái Đất
    Nhưng theo lập trường chính thức của JAXA, mẫu được niêm phong trong môi trường nitơ nên không hề tiếp xúc với khí quyển Trái Đất, và khả năng nhiễm vi sinh vật là cực kỳ thấp
    Họ cho rằng sự nhiễm bẩn nhiều khả năng xảy ra ở giai đoạn trong phòng thí nghiệm của các nhà nghiên cứu chứ không phải bên trong JAXA
  • Có thể xem bài báo liên quan tại Naraoka 2023 PDF

• Việc bài báo viết “Victoria University of Wellington in Australia” là sai
  Thực ra đây là trường đại học ở Wellington, New Zealand, và Dr. Morgan Cable phụ trách giảng dạy khoa học vũ trụ tại đó
  Xem trang chính thức của trường và hồ sơ nhà nghiên cứu thì sẽ thấy rất rõ

  • Trường tôi xuất hiện trong bài báo, nhưng đây là lần đầu tiên tôi thấy ghi sai cả quốc gia

• Đọc bài báo thì nồng độ nucleobase vào khoảng 1 nanomol/gram, tức xấp xỉ 200 ppb theo khối lượng
  Đây là thành phần vi lượng lẫn trong các chất hữu cơ không liên quan trực tiếp tới sự sống

• Điều chúng ta thực sự muốn biết là sự sống hiếm đến mức nào trong vũ trụ
  Nếu những nguyên liệu cho sự sống như thế này thường xuyên có mặt trong thiên thạch, thì sự sống có thể phổ biến hơn rất nhiều so với ta tưởng

• Có thắc mắc rằng những thành phần cấu tạo sự sống này liệu có bị bốc hơi khi va chạm hay không

  • Thực tế chỉ bề mặt thiên thạch bị nung nóng, và thời gian đi vào khí quyển cũng ngắn nên không bị đốt cháy hoàn toàn tới phần lõi bên trong

• Fred Hoyle đã từng đưa ra các lập luận như vậy từ thập niên 1970–80, nhưng khi đó đã bị chỉ trích rất nhiều

• Mẫu được lấy trực tiếp ngoài không gian

  • Theo phần đầu bài báo, tàu thăm dò Hayabusa2 của Nhật Bản được phóng năm 2014, đã thu thập 5.4g mẫu đá từ tiểu hành tinh Ryugu và quay về vào năm 2020
  • Mẫu bề mặt được thu vào tháng 2 năm 2019, khi tàu thăm dò tiếp cận bề mặt và bắn một đạn tantalum để hất các hạt vật chất lên rồi thu gom
    Sau đó, họ dùng Small Carry-on Impactor (SCI) để lấy mẫu dưới bề mặt, tạo ra một miệng hố rộng 10m nhằm thu được vật chất ít bị phong hóa không gian hơn
    Quy trình chi tiết được tổng hợp trong bài wiki về Hayabusa2