Sự sống phức tạp có thể đã bắt đầu trên Trái đất sớm hơn nhiều so với chúng ta nghĩ

Chính xác khi những khoảnh khắc này xảy ra là một điểm gây tranh cãi trong cộng đồng khoa học, nhưng nghiên cứu mới cho thấy cả hai bước có thể đã diễn ra sớm hơn chúng ta nghĩ trước đây.

Nghiên cứu, dẫn đầu bởi các nhà nghiên cứu của Đại học College London dựa trên bằng chứng về sự sống vi sinh vật đa dạng bên trong một mảnh đá có kích thước bằng nắm tay từ Quebec ở Canada, có niên đại khoảng 3,75 tỷ đến 4,28 tỷ năm.

Vào năm 2017, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra nó suy đoán rằng các cấu trúc trong đá - các sợi nhỏ, núm và ống - đã bị vi khuẩn cổ đại để lại.

Nhưng không phải ai cũng tin rằng những cấu trúc này - sẽ đẩy ngày cho những dấu hiệu đầu tiên của sự sống trên Trái đất trở lại ít nhất 300 triệu năm - có nguồn gốc sinh học.

Tuy nhiên, sau khi phân tích sâu hơn về tảng đá, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra một cấu trúc thậm chí còn lớn hơn và phức tạp hơn so với những cấu trúc đã được xác định trước đó. Bên trong tảng đá là một cấu trúc giống như thân cây với các nhánh song song ở một bên dài gần một cm, cũng như hàng trăm quả cầu méo mó, hoặc hình elip, cùng với các ống và sợi.

"Điều này có nghĩa là sự sống có thể đã bắt đầu ít nhất là 300 triệu năm sau khi Trái đất hình thành. Về mặt địa chất, điều này rất nhanh - khoảng một vòng quay của Mặt trời xung quanh thiên hà", tác giả chính của nghiên cứu, nhà địa hóa học Dominic Papineau từ UCL cho biết.

Câu hỏi quan trọng đối với Papineau và các đồng nghiệp của ông là liệu các cấu trúc này có thể hình thành thông qua các phản ứng hóa học không liên quan đến sinh vật sống hay không.

Theo bài báo, một số cấu trúc nhỏ hơn có thể là sản phẩm của các phản ứng phi sinh học, tuy nhiên, thân cây 'giống cây' mới được xác định rất có thể có nguồn gốc sinh học, vì không có cấu trúc nào giống như nó, được tạo ra chỉ thông qua các phản ứng hóa học, đã được tìm thấy trước đây.

Ngoài các cấu trúc, các nhà nghiên cứu đã xác định các hóa chất khoáng hóa trong đá có thể là sản phẩm phụ của các loại quá trình trao đổi chất khác nhau.

Các hóa chất phù hợp với quá trình chiết xuất năng lượng trong vi khuẩn có liên quan đến sắt và lưu huỳnh; tùy thuộc vào việc giải thích các chữ ký hóa học, thậm chí có thể có gợi ý về một phiên bản quang hợp.

Phát hiện này chỉ ra khả năng Trái đất sơ khai - chỉ 300 triệu năm sau khi hình thành - là nơi sinh sống của một loạt các loài vi sinh vật.

Tảng đá được phân tích thông qua sự kết hợp của các quan sát quang học thông qua kính hiển vi Raman (sử dụng tán xạ ánh sáng để xác định cấu trúc hóa học) và tái tạo kỹ thuật số các phần của đá với một siêu máy tính xử lý hàng ngàn hình ảnh từ hai kỹ thuật hình ảnh độ phân giải cao.

Mảnh đá được đề cập đã được Papineau thu thập vào năm 2008 từ Vành đai Siêu âm Nuvvuagittuq (NSB) của Quebec, nơi từng là một phần của đáy biển. NSB chứa một số loại đá trầm tích lâu đời nhất được biết đến trên Trái đất. Đá chứa hóa thạch cũng được phân tích mức độ các nguyên tố đất hiếm, với các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng nó thực sự có cùng mức độ với các mẫu đá cổ đại khác, xác nhận nó già như các tảng đá núi lửa xung quanh.

Trước phát hiện này, bằng chứng hóa thạch sớm nhất về sự sống đã được tìm thấy ở Tây Úc, có niên đại 3,46 tỷ năm. Tuy nhiên, tranh cãi tương tự tồn tại xung quanh việc liệu những hóa thạch này có nguồn gốc sinh học hay không.

Có lẽ ý nghĩa thú vị nhất từ khám phá này là ý nghĩa của nó đối với sự phân bố tiềm năng của sự sống trong Vũ trụ. Nếu sự sống có thể phát triển và tiến hóa trong điều kiện khắc nghiệt của Trái đất rất sớm, thì nó có thể phổ biến hơn trong vũ trụ hơn chúng ta nghĩ.

"Phát hiện này ngụ ý rằng chỉ cần vài trăm triệu năm để sự sống phát triển đến một mức độ có tổ chức trên một hành tinh có thể ở được nguyên thủy", các tác giả của bài báo cho biết.

Do đó, chúng tôi kết luận rằng các hệ sinh thái vi sinh vật như vậy có thể tồn tại trên các bề mặt hành tinh khác, nơi nước lỏng tương tác với đá núi lửa, và những microfossils và dubiofossilsils lâu đời nhất được báo cáo ở đây từ NSB cho thấy sự sống ngoài trái đất có thể phổ biến hơn so với suy nghĩ trước đây.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Advances.