Language
Country/Area
No result found
Nguồn gốc bí ẩn của axit amin: Sự sống lần đầu tiên xuất hiện trên Trái đất như thế nào?
Axit amin là các hợp chất hữu cơ chứa các nhóm chức axit amin và axit cacboxylic và được coi là khối xây dựng của sự sống.
Trong số hơn 500 axit amin, quan trọng nhất chắc chắn là 22 axit amin α, tạo thành đơn vị cơ bản của protein và cũng có trong mã di truyền của sự sống. Khả năng hình thành các dạng sống phức tạp của các axit amin này có liên quan chặt chẽ đến cấu trúc độc đáo và tính chất hóa học của chúng. Đặc điểm cấu trúc của axit amin cho phép chúng tham gia vào các quá trình sinh hóa theo nhiều cách khác nhau, từ tổng hợp protein đến dẫn truyền thần kinh.
Việc phát hiện ra axit amin có thể bắt nguồn từ thế kỷ 19. Năm 1806, các nhà hóa học người Pháp Louis-Nicolas Vaclin và Pierre-Jean Robiquet đã phân lập được axit amin đầu tiên, axit aspartic, từ măng tây. Sau nhiều năm khám phá, các nhà khoa học dần dần phát hiện ra các axit amin khác như glycine và leucine, và cuối cùng vào năm 1935, William Cumming Ross đã phát hiện ra axit amin phổ biến thứ 20 là threonine.
Trong quá trình quang hóa, các axit amin này tạo thành nhiều loại polypeptide và protein, và các đại phân tử sinh học này là cơ sở của các hiện tượng sống.
Cấu trúc chung của axit amin là H2NCHRCOOH, trong đó R là nhóm thế hữu cơ. Cấu trúc này mang lại cho chúng những đặc tính và chức năng khác nhau. Ví dụ, dựa trên tính phân cực của chuỗi bên, axit amin có thể được chia thành axit amin phân cực, không phân cực và tích điện. Các axit amin khác nhau này tương tác để tạo thành các protein phức tạp và cuối cùng xác định cấu trúc và chức năng ba chiều của chúng.
Điều đáng nói là đặc điểm bất đối của axit amin cũng đóng vai trò quan trọng trong nguồn gốc của sự sống. Hầu hết các axit α-amino có cấu hình L, trong khi một số axit D-amino rất hiếm trong tự nhiên. Làm thế nào để các đặc điểm bất đối như vậy ảnh hưởng đến sự tiến hóa của sự sống?
Sự đa dạng của chuỗi bên của các axit amin khiến cho sự tương tác của chúng trong môi trường nước rất phức tạp. Sự sắp xếp và cấu trúc của các axit amin khác nhau trong protein ảnh hưởng lẫn nhau.
Trong những ngày đầu tiên của sự sống, các nhà khoa học suy đoán rằng một số axit amin nhất định (chẳng hạn như glycine và alanine) trước tiên hình thành các đại phân tử sinh học cơ bản, sau đó dần dần hình thành các cấu trúc phức tạp hơn. Tuy nhiên, tại sao những axit amin cụ thể này tồn tại và phát triển trong môi trường Trái đất sớm nhất vẫn còn là một bí ẩn. Những khám phá này không chỉ thách thức sự hiểu biết của chúng ta về nguồn gốc sự sống mà còn có thể thay đổi cách chúng ta nghĩ về sinh học và hóa học.
Các quá trình trao đổi chất tạo ra axit amin thông qua quá trình quang hợp và các quá trình sống khác không chỉ cho phép các nhà khoa học hiểu được quá trình tổng hợp các phân tử sinh học mà còn khiến họ xem xét liệu đây có phải là dấu hiệu cho thấy sự sống có thể tồn tại trên các hành tinh khác hay không. Suy nghĩ như vậy truyền cảm hứng cho sự chú ý của chúng ta đến khái niệm cơ bản nhất về “sự sống” và việc khám phá vũ trụ.
Các nhà khoa học vẫn đang nghiên cứu cách thức sự sống bắt nguồn đầu tiên trên Trái đất, bắt đầu từ những axit amin đơn giản nhất và cuối cùng phát triển thành những sản phẩm sinh học phức tạp. Những thách thức và chi tiết liên quan đến quá trình này vẫn còn là một bí ẩn cho đến ngày nay.
Dựa trên nhiều kết quả nghiên cứu khác nhau, cộng đồng khoa học ngày càng nghiêng về quan điểm: các axit amin và hoạt động của chúng trong tế bào có mối liên hệ với nhau và tạo thành nguồn gốc của sự sống. Với sự phát triển nhanh chóng của genomics và proteomics, việc nghiên cứu về những phân tử nhỏ này sẽ trở nên sâu sắc hơn và có lẽ trong tương lai chúng ta sẽ có thể giải quyết được những bí ẩn lâu đời nhất của sự sống.
Trong quá trình tìm kiếm nguồn gốc bí ẩn của axit amin, vẫn còn một câu hỏi chưa được trả lời: Làm thế nào mà các đại phân tử sinh học nguyên thủy này lại kết hợp với nhau để trở thành nền tảng của sự sống trên hành tinh của chúng ta?
