Cái chết của tế bào làm sáng tỏ nguồn gốc của sự sống phức tạp

Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Cái chết của tế bào làm sáng tỏ nguồn gốc của sự sống phức tạp

Thứ năm - 04/02/2021 19:43

Một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Bristol đã phát hiện ra rằng các bào quan bên trong tế bào vẫn tiếp tục phát triển sau khi tế bào chết đi, trái ngược các giả thuyết trước đó rằng các bào quan phân hủy quá nhanh đến nỗi không thể trở thành hóa thạch.

Như được miêu tả trên tạp chí Sciences Advances hôm 27 tháng 1, các nhà nghiên cứu từ Trường Khoa học Trái đất thuộc Đại học Bristol đã có thể ghi lại quá trình phân hủy của các tế bào tảo nhân thực, cho thấy rằng nhân, lục lạp và hạch tinh bột pyrenoid (bào quan được tìm thấy bên trong lục lạp) có thể tồn tại hàng tuần, thậm chí hàng tháng sau khi các tế bào nhân thực chết đi, đủ lâu để chúng có thể trở thành các hóa thạch.

Emily Carlisle, một nghiên cứu sinh tại Trường Khoa học Trái đất và là đồng tác giả, có thể mô tả đặc điểm quá trình biến đổi các bào quan thành một dạng giống như dịch nhầy mũi (snot). Cô cho biết: “Tôi đã mất vài tuần để ghi hình các tế bào tảo khi chúng phân hủy, kiểm tra điều kiện của nhân, lục lạp và hạch tinh bột. Từ đó, chúng tôi có thể nói rằng các bào quan không phân hủy ngay sau khi tế bào chết đi, mà trên thực tế phải mất nhiều tuần để phân hủy”.

Khi sự sống lần đầu tiên xuất hiện trên Trái đất, nó chỉ giới hạn ở các vi khuẩn đơn giản. Hai tỷ năm sau, sự sống phức tạp mới xuất hiện dưới dạng các tế bào nhân thực lớn với các bào quan có màng bao quanh, ví dụ như nhân và lục lạp. Sự tiến hóa của nấm, thực vật và động vật tiếp tục theo sau.

Tuy nhiên, chính xác khi nào sự sống phức tạp xuất hiện vẫn còn rất khó nói. Các nghiên cứu về bộ gene trước đó cho thấy rằng các tế bào nhân thực có thể đã tiến hóa ở nơi nào đó từ 800 đến 1.800 triệu năm trước, khoảng thời gian này chưa chính xác và cần các hóa thạch để thu hẹp khoảng cách này lại.

Giáo sư Phil Donoghue, chuyên gia cổ sinh vật học phân tử và là đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết: “Sự tiến hóa của sinh vật nhân thực là một sự kiện cực kỳ quan trọng trong lịch sử sự sống trên Trái đất, nhưng các hóa thạch của những tế bào này rất khó lý giải. Một vài trong số chúng có cấu trúc có thể là các bào quan, nhưng từ lâu đã có giả thuyết rằng các bào quan không thể được bảo tồn bởi chúng sẽ phân hủy rất nhanh”.

Mặc dù các sinh vật nhân thực sống bao gồm các dạng lớn rất dễ dàng phát hiện, nhưng các sinh vật nhân thực ban đầu chủ yếu là các tế bào đơn, rất khó phân biệt với các tế bào vi khuẩn.

Trong quá khứ, kích thước lớn và vách tế bào phức tạp thường được sử dụng để xác định các sinh vật nhân thực, nhưng một số vi khuẩn có thể đạt đến kích thước lớn và những họa tiết trên vách tế bào có thể bị mất do thời gian và sự ăn mòn. Các bào quan như nhân và lục lạp không được tìm thấy ở vi khuẩn và do đó sẽ là một dấu hiệu nhận biết chính xác về sự sống phức tạp, nhưng chúng lại được cho là phân hủy quá nhanh đến nỗi không thể trở thành hóa thạch.

Các kết quả của nghiên cứu này đã làm sáng tỏ những hóa thạch đang gây tranh cãi về sự sống phức tạp ban đầu, bao gồm những cấu trúc bên trong tế bào. Tiến sĩ John Cunningham, một đồng tác giả tại Bristol, cho biết: “Các cấu trúc trong Shuiyousphaeridium, một hóa thạch từ 1.700 triệu năm trước, gần giống với nhân tế bào. Giải thích này đã bị bỏ qua trước đó bởi nhận định rằng sự phân hủy của nhân tế bào diễn ra quá nhanh. Các thí nghiệm phân hủy của chúng tôi đã cho thấy rằng nhân tế bào có thể tồn tại trong vài tuần, nghĩa là các cấu trúc trong Shuiyousphaeridium có khả năng là nhân tế bào”.

Bằng cách khám phá ra mô hình phân hủy của các bào quan, các tác giả của nghiên cứu này cho biết họ có thể chứng minh sự hiện diện của sự sống phức tạp cách đây 1.700 triệu năm, giúp giải thích lịch sử tiến hóa với độ chính xác và độ rõ ràng lớn hơn.

Tác giả bài viết: Trần Thùy Trang - P. CN Vi sinh

Nguồn tin: www.sciencedaily.com