Một nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Nature đầu tháng 5/2025 đã ủng hộ giả thuyết rằng tổ tiên chung của tất cả sinh vật nhân chuẩn, bao gồm cả con người, từng sinh sống trong môi trường thiếu oxy và phụ thuộc vào hydro để tồn tại.

Công trình do nhóm các nhà khoa học thuộc Đại học Sư phạm Hoa Đông và Đại học Thâm Quyến thực hiện, đã cung cấp bằng chứng ủng hộ mạnh mẽ cho giả thuyết hydro, một giả thuyết cho rằng sinh vật nhân chuẩn khởi nguồn từ mối quan hệ cộng sinh giữa một cổ khuẩn tiêu thụ hydro và một vi khuẩn sản sinh hydro, thay vì phát triển trong môi trường giàu oxy như lâu nay vẫn được tin tưởng.

Hé lộ bất ngờ về “cội nguồn” sự sống

Sinh vật nhân chuẩn, tức những sinh vật có tế bào chứa nhân màng bao bọc, là nền tảng của tất cả các dạng sống phức tạp trên Trái đất, từ thực vật, động vật đến nấm và nhiều vi sinh vật đơn bào. Nguồn gốc của loại tế bào này từ lâu vẫn là một câu hỏi lớn của sinh học tiến hóa.

Theo nghiên cứu, tổ tiên chung cuối cùng của sinh vật nhân chuẩn có khả năng đã xuất hiện cách đây khoảng 2,72 tỷ năm, sớm hơn ít nhất 600 triệu năm so với Sự kiện Oxy hóa lớn (Great Oxidation Event – GOE), khi bầu khí quyển Trái đất lần đầu tiên ghi nhận sự gia tăng đáng kể nồng độ oxy tự do.

"Sự hiện diện của các enzyme cực kỳ nhạy cảm với oxy cùng môi trường đại dương sâu nghèo oxy lúc bấy giờ cho thấy tổ tiên này phát triển trong điều kiện hoàn toàn kỵ khí", nhóm tác giả cho biết trong công bố.

Khoảng 2,4 tỷ năm trước, GOE đã làm biến đổi mạnh mẽ khí quyển và môi trường sống trên Trái đất, dẫn đến sự tuyệt chủng hàng loạt của các sinh vật kỵ khí. Quá trình này được cho là do vi khuẩn lam quang hợp gây ra, từ đó góp phần hình thành bầu khí quyển giàu oxy, tạo nền tảng cho sự tiến hóa của sinh vật nhân chuẩn.

Tuy nhiên, các dữ liệu phân tử gần đây lại cho thấy tổ tiên của sinh vật nhân chuẩn đã tồn tại trước thời điểm đó. Phát hiện này đặt ra nghi vấn về vai trò thực sự của oxy trong quá trình hình thành sự sống phức tạp.

Để truy tìm gốc gác của sinh vật nhân chuẩn, nhóm nghiên cứu đã phân tích hơn 200 bộ gen mới của cổ khuẩn Asgard, một nhóm vi sinh vật được xem là họ hàng gần nhất của sinh vật nhân chuẩn, lấy mẫu từ vùng đất ngập nước ven biển tại Trung Quốc. Kết hợp với dữ liệu di truyền hiện có, họ xác định sinh vật nhân chuẩn là "nhánh chị em" với Heimdallarchaeia – một phân nhóm trong cổ khuẩn Asgard.

Phát hiện này tiếp tục củng cố lý thuyết hai miền, theo đó sinh vật nhân chuẩn và cổ khuẩn thuộc cùng một nhánh tiến hóa, trái ngược với lý thuyết ba miền truyền thống từng thống trị sinh học phân loại suốt nhiều thập kỷ.

Phát hiện mới không chỉ viết lại lịch sử tiến hóa của sự sống trên Trái đất mà còn mở ra hướng nghiên cứu mới trong hành trình tìm kiếm sự sống ngoài hành tinh. Nếu sự sống phức tạp có thể khởi nguồn trong môi trường không có oxy, thì khả năng tồn tại của sự sống ở những hành tinh hoặc vệ tinh có điều kiện khắc nghiệt tương tự trở nên đáng tin hơn bao giờ hết.

"Những phát hiện của chúng tôi đã điều chỉnh kiến thức hiện có và lấp đầy một số khoảng trống trong các giai đoạn tiến hóa ban đầu của sinh vật nhân chuẩn", nhóm nghiên cứu cho biết.

Trong bối cảnh khoa học đang nỗ lực giải mã những bí ẩn lớn nhất của vũ trụ và sự sống, công trình từ Trung Quốc được kỳ vọng sẽ là bước ngoặt quan trọng, đặt nền móng cho các nghiên cứu tiếp theo về cội nguồn của sự sống không chỉ trên Trái đất mà còn xa hơn nữa.