Language
Country/Area
No result found
Điều kỳ diệu của suối thủy nhiệt biển sâu: Chu trình Krebs nghịch đảo thúc đẩy nguồn gốc sự sống trong môi trường khắc nghiệt như thế nào?
Nguồn gốc sự sống trong các lỗ thông thủy nhiệt sâu dưới biển xa xôi vẫn là một bí ẩn chưa có lời giải đối với khoa học. Khi nghiên cứu sâu hơn, các nhà khoa học phát hiện ra rằng chu trình Krebs ngược có thể là manh mối quan trọng để hiểu cách sự sống ban đầu bắt nguồn trong môi trường khắc nghiệt. Thông tin này không chỉ thay đổi hiểu biết của chúng ta về quá trình tiến hóa của sự sống mà còn cung cấp những hiểu biết mới về chương trình trao đổi chất của vi sinh vật và tác động của chúng đến hệ thống sự sống trên Trái Đất.
Chu trình Krebs ngược là một loạt các phản ứng hóa học mà một số vi khuẩn và vi khuẩn cổ sử dụng để chuyển đổi carbon dioxide và nước thành hợp chất carbon. Mặc dù quá trình này khó khăn, nhưng nó cho thấy cách các sinh vật sử dụng các nguồn tài nguyên có sẵn trong môi trường. Nhận tài nguyên để tồn tại .
Nguyên lý cơ bản của chu trình Krebs ngược
Chu trình Krebs ngược có thể được xem là quá trình ngược lại của chu trình Krebs. Chu trình Krebs truyền thống chủ yếu oxy hóa carbohydrate thành carbon dioxide và nước, trong khi chu trình ngược lại thì ngược lại, sử dụng carbon dioxide và nước để tổng hợp các hợp chất carbon. Phản ứng này xảy ra trong môi trường khắc nghiệt, chẳng hạn như lỗ thông thủy nhiệt dưới biển ở áp suất và nhiệt độ cao, nơi một số vi khuẩn, chẳng hạn như Aquificota, có thể sử dụng hydro, sunfua hoặc sunfat làm chất cho electron để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình này.
Tính độc đáo của phản ứng hóa học
So với chu trình Krebs oxy hóa, chu trình Krebs ngược có hệ thống enzyme đặc biệt riêng. Chu trình này đòi hỏi ba loại enzyme cụ thể, citrate lyase, pyroenate reductase và α-ketoglutarate synthase, xúc tác các phản ứng khác biệt đáng kể so với các phản ứng oxy hóa tương ứng. Đặc biệt, quá trình khử axit pyroenoic đòi hỏi phải sử dụng chất khử có điện thế thấp thay vì sử dụng NADH truyền thống.
Nguồn gốc của sự sống trong điều kiện khắc nghiệtChu trình Krebs ngược không chỉ cung cấp manh mối cho giả thuyết ban đầu về sự sống mà còn đóng vai trò quan trọng trong mô hình phản ứng sinh hóa của Trái đất thời kỳ đầu. Nghiên cứu phát hiện ra rằng một số bước hóa học hỗn loạn có thể diễn ra dưới tác động xúc tác khoáng chất và quang hóa, và các ion kim loại như sắt có thể giúp thúc đẩy các phản ứng này trong môi trường có tính axit. Điều này cho chúng ta biết rằng trong môi trường Trái đất sơ khai thiếu các enzyme sinh học hiện đại, liệu có thể có những cách khác để thúc đẩy các phản ứng sinh học hay không?
Các nhà khoa học tin rằng chu trình Krebs ngược là một mô hình hiệu quả để hiểu nguồn gốc sự sống và nhiều phản ứng có thể diễn ra trong môi trường áp suất cao và nhiệt độ cao của các lỗ thông thủy nhiệt dưới biển sâu.
Những tác động có thể có đối với lĩnh vực y tế
Chu trình Krebs ngược không chỉ quan trọng trong nguồn gốc sự sống ban đầu trên Trái Đất mà các nghiên cứu gần đây còn chỉ ra rằng nó còn có thể liên quan đến bệnh lý ung thư, đặc biệt là ung thư hắc tố. Các tế bào khối u điều chỉnh các con đường trao đổi chất bình thường theo nhu cầu của chúng và chu trình Krebs ngược có thể đóng vai trò trong quá trình này, hiện được gọi là "hiệu ứng Warburg". Điều này có nghĩa là chúng ta có thể xác định và nhắm mục tiêu vào các tế bào ung thư thông qua những sự thích nghi về mặt trao đổi chất này.
Vi sinh vật sử dụng chu trình Krebs ngược
Nhiều loại vi sinh vật, chẳng hạn như Thiomicrospira denitrificans, Candidatus Arcobacter và Chlorobaculum tepidum, đã được chứng minh là có khả năng sử dụng chu trình Krebs ngược để chuyển đổi carbon dioxide thành hợp chất carbon. Điều này không chỉ ủng hộ giả thuyết rằng chúng có nguồn gốc từ vi khuẩn proteobacteria cổ đại mà còn cho thấy các sinh vật sử dụng chu trình này có thể phong phú hơn nhiều so với những gì chúng ta từng nghĩ.
Phần kết luậnChu trình Krebs ngược cung cấp cho chúng ta góc nhìn mới để hiểu nguồn gốc sự sống trong môi trường khắc nghiệt và truyền cảm hứng cho chúng ta khám phá thêm nhiều điều bí ẩn về quá trình trao đổi chất của tế bào và vi khuẩn. Trong loạt nghiên cứu này, chúng ta không khỏi thắc mắc liệu có những dạng sống sử dụng cơ chế tương tự ở những nơi khác trong vũ trụ hay không?
