Nghiên cứu của GS Michal Sharon của Viện Khoa học Weizmann và anh trai bà, GS Yossi Paltiel, một nhà vật lý tại Đại học Hebrew ở Jerusalem được công bố gần đây trên tạp chí Chem, cung cấp một mắt xích còn thiếu trong lý thuyết cho rằng sự sống lần đầu tiên xuất hiện trên các bề mặt từ tính, chẳng hạn như đáy của các hồ nước nông giàu khoáng chất từ tính.
Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thí nghiệm với axit amin methionine - một trong những thành phần cấu tạo nên protein - bằng cách sử dụng các bộ lọc chứa hạt từ tính kết hợp kỹ thuật phổ khối để theo dõi sự thay đổi của các phân tử.
Kết quả cho thấy, từ trường không chỉ có khả năng phân tách các phân tử theo tính đối hình- đặc điểm khiến các phân tử tồn tại dưới 2 dạng đối xứng như tay trái và tay phải - mà còn ảnh hưởng đến sự phân bố các đồng vị của nguyên tử carbon trong phân tử.
Đây là lần đầu tiên các nhà khoa học ghi nhận mối liên hệ thực nghiệm giữa 2 “dấu vết hóa học” quan trọng của sự sống là tính đối hình và tỷ lệ đồng vị.
Nhóm nghiên cứu nhấn mạnh, phát hiện này củng cố giả thuyết cho rằng sự sống có thể hình thành trên các bề mặt giàu khoáng chất từ tính ở những hồ nước nông trên Trái Đất nguyên thủy.
Trong môi trường này, từ trường có thể đã tạo điều kiện để các phản ứng hóa học ưu tiên hình thành một dạng cấu trúc phân tử nhất định, đồng thời tác động đến thành phần đồng vị của vật chất sống.
Tính chất đối xứng quang học không phải là dấu hiệu hóa học duy nhất của sự sống. Các sinh vật sống cũng thể hiện những khác biệt tinh tế nhưng nhất quán về tỷ lệ đồng vị so với vật chất không sống xung quanh chúng. Những thay đổi nhỏ này đóng vai trò như dấu vân tay thứ hai của sự sống và được sử dụng rộng rãi để phát hiện dấu vết của hoạt động sinh học cổ đại.
Sự sống có xu hướng ưa thích các đồng vị nhẹ hơn. Ví dụ, thực vật cũng như động vật chứa lượng carbon-13 ít hơn một chút so với môi trường xung quanh. Các mô hình đồng vị như vậy có thể tồn tại trong đá hàng tỷ năm, cung cấp manh mối về sự sống sơ khai nhất trên Trái Đất.
Những phát hiện mới lần đầu tiên cho thấy mối liên hệ giữa hai dấu ấn này – tính chất đối xứng quang học và tỷ lệ đồng vị. Nếu các phản ứng sinh hóa ban đầu xảy ra trên bề mặt từ tính, thì từ tính đó có thể đã có ảnh hưởng lâu dài đến cả hai đặc tính này.
Ý tưởng này phù hợp với giả thuyết, lần đầu tiên được đề xuất bởi nhóm của GS Dimitar Sasselov từ Đại học Harvard, rằng sự sống trên Trái Đất xuất hiện trên các bề mặt từ tính tự nhiên, chẳng hạn như đáy của các hồ cổ đại giàu khoáng chất.
Theo thời gian, các phản ứng liên quan đến khoáng chất sắt có thể đã tạo ra các trầm tích từ hóa trong vùng nước ấm, nông – môi trường có khả năng thuận lợi cho sự khởi đầu của sự sống. Nếu vậy, những đáy hồ từ tính này có thể đã ưu tiên các phân tử có một dạng đối xứng quang học nhất định, đồng thời ảnh hưởng đến thành phần đồng vị của chúng.
“Nếu sự sống thực sự bắt đầu trên các bề mặt từ tính, kết quả nghiên cứu của chúng tôi cung cấp bằng chứng thực nghiệm cho thấy từ tính có thể là nguyên nhân gây ra sự bất đối xứng của các phân tử sinh học và tỷ lệ đồng vị trong vật chất sống”, GS Paltiel nói.
Ngoài ý nghĩa trong nghiên cứu nguồn gốc sự sống, kết quả trên còn mở ra triển vọng phát triển các công nghệ mới kết hợp từ trường và phổ khối để phân tách các phân tử theo cả tính đối hình và thành phần đồng vị, qua đó có thể ứng dụng trong sản xuất dược phẩm, hóa chất và nghiên cứu vật liệu.
