GIẢ THUYẾT THỦY NHIỆT: NÓ LÀ GÌ, NỀN TẢNG VÀ SỰ CHỈ TRÍCH - SINH HỌC - 2026

Các giả thuyết thủy nhiệt nhằm mục đích để giải thích các điều kiện nguyên thủy, trong đó các hình thức đầu tiên của cuộc sống có nguồn gốc trên hành tinh Trái đất, đề nghị làm bối cảnh chính của suối nước nóng nằm ở độ sâu của các đại dương.

Một loạt các nguồn nước nóng đã được đặt ở nơi có nhiệt độ lên tới 350 ° C, nơi một loạt các loài động vật điển hình của điều kiện này sinh sống, chẳng hạn như hai mảnh vỏ, giun, động vật giáp xác, porifers và một số động vật da gai (sao biển và họ hàng của chúng).

Bằng chứng này cho thấy rằng môi trường đại dương sâu có lẽ phù hợp với nguồn gốc của sự sống và các dạng sống sớm nhất là vi sinh vật hóa trị.

Hơn nữa, nước sôi là nơi cư trú của một loạt vi khuẩn sinh tổng hợp lấy năng lượng của chúng từ các chất lưu huỳnh, có nhiều trong loại môi trường này.

Vi khuẩn sinh tổng hợp có chức năng sản xuất trong hệ sinh thái, là cơ sở của chuỗi thức ăn, tương tự như vai trò của thực vật trong các hệ sinh thái điển hình.

Những ý tưởng liên quan đến giả thuyết thủy nhiệt bắt đầu xuất hiện vào đầu năm 1977, khi nhà nghiên cứu Corliss thực hiện các quan sát trực tiếp trong hệ thống thủy nhiệt nằm ở quần đảo Galapagos.

Cơ sở và lý thuyết thay thế

Trong vài thập kỷ, các nhà nghiên cứu đã đưa ra hàng tá lý thuyết nhằm giải thích nguồn gốc của sự sống và môi trường thuận lợi mà nó lẽ ra phải phát triển. Sự sống có nguồn gốc như thế nào là một trong những câu hỏi khoa học lâu đời nhất và gây tranh cãi nhất.

Một số tác giả ủng hộ nguồn gốc chính của quá trình trao đổi chất, trong khi đối thủ của họ ủng hộ nguồn gốc di truyền.

Panspermia

Vào giữa những năm 1900, nhà khoa học nổi tiếng Arrhenius đã đề xuất lý thuyết về bệnh panspermia hay lý thuyết vũ trụ. Ý tưởng này nêu lên nguồn gốc của sự sống nhờ sự xuất hiện của các vi sinh vật không gian từ một hành tinh nơi có sự sống trước đây.

Về mặt logic, lý thuyết vũ trụ không cung cấp những ý tưởng giải quyết vấn đề, vì nó không giải thích sự sống ngoài Trái đất bắt nguồn như thế nào trên hành tinh giả định nói trên.

Hơn nữa, không có nhiều khả năng các thực thể siêu nhỏ sống trong môi trường tiền sinh học đã sống sót trong điều kiện không gian cho đến khi chúng đến được hành tinh Trái đất.

Mô hình phi sinh học

Các mô hình phi sinh học đề xuất rằng sự sống có nguồn gốc ngoài "cấu trúc vi mô" là dạng chuyển tiếp giữa các phân tử hữu cơ và dạng sống sơ khai. Trong số những người bảo vệ chính lý thuyết này có Oparín, Sydney W. Fox và Alfonso F. Herrera.

Theo Oparin và Haldane, coacervate là tiền chất của sự sống, được giới hạn bởi một màng sinh chất cho phép tương tác với môi trường của chúng. Theo các tác giả, chúng có nguồn gốc trước các phân tử truyền thông tin di truyền: DNA hoặc RNA.

Về phần mình, Stanley Miller và Harold Urey đã cố gắng xây dựng một hệ thống khéo léo mô phỏng "bầu không khí nguyên thủy của sự sống". Các thành phần hiện diện trong bầu khí quyển giả định, rất khác với khí quyển hiện tại, có thể tổng hợp các phân tử hữu cơ cần thiết cho sự sống (chẳng hạn như axit amin) khi có nhiệt và điện áp tác dụng lên nó.

Fox đã có thể thu được các vi cầu có kích thước tương tự như vi khuẩn, đưa các axit amin vào nguồn nhiệt.

Tương tự như vậy, các nhà nghiên cứu khác đã đạt được sự tổng hợp các phân tử hữu cơ bằng cách sử dụng các phân tử vô cơ làm nguyên liệu thô, do đó giải thích nguồn gốc của sự sống từ môi trường phi sinh học.

Thế giới RNA

Một vị trí khác của nguồn gốc sự sống giả định như là sự kiện chính xuất hiện các phân tử chứa thông tin di truyền. Nhiều tác giả bảo vệ nguồn gốc của sự sống từ RNA và cho rằng phân tử này đóng vai trò như một khuôn mẫu và một chất xúc tác đồng thời.

Bằng chứng lớn nhất là sự tồn tại của ribosome, phân tử RNA có khả năng xúc tác các phản ứng và đồng thời lưu trữ thông tin trong trình tự nucleotide của chúng.

Nó bao gồm những gì?

Giả thuyết thủy nhiệt đề xuất những môi trường nước khắc nghiệt này là nơi thích hợp để tổng hợp các hợp chất hữu cơ dẫn đến nguồn gốc của các sinh vật sống trên Trái đất.

Các tác giả của lý thuyết này dựa trên hóa thạch Archean, hệ thống thông hơi thủy nhiệt dưới nước hiện đại, và các quan sát lý thuyết và thực nghiệm.

Các hệ thống thủy nhiệt được đặc trưng bởi các dòng năng lượng cao, một môi trường có tính khử cao, và nhiều đất sét khoáng, là những bề mặt lý tưởng cho các phản ứng xúc tác. Ngoài ra, nó có nồng độ cao của CH ₄ , NH ₃ , H ₂ và các kim loại khác nhau.

Giả thuyết bao gồm sự chuyển đổi tuần tự của CH ₄ , NH ₃ , H ₂ thành các axit amin, những axit này thành protein và sau đó thành các polyme phức tạp hơn, cho đến khi đạt đến quá trình chuyển hóa có cấu trúc và cơ thể sống.

Kiểm tra các hóa thạch trong đá Precambrian đã tìm thấy các cấu trúc giống như tế bào có niên đại khoảng 3,5 đến 3,8 tỷ năm trước trong các tập hợp thủy nhiệt dưới đáy biển.

Ngược lại với các giả thuyết trước đây, giả thuyết thủy nhiệt đề xuất nhiệt như một nguồn năng lượng chứ không phải tia UV và phóng điện, như mô hình của "canh nguyên thủy". Hơn nữa, mô hình này đề xuất sự tồn tại của các gradient môi trường về nhiệt độ, pH và nồng độ hóa chất.

Phê bình lý thuyết

Mặc dù giả thuyết thủy nhiệt có một số lập luận xác đáng, nhưng nó không được chấp nhận rộng rãi. Một trong những chỉ trích về nguồn gốc của sự sống trong suối nước nóng là sự không chính xác và thiếu thông tin liên quan đến các mô hình địa chất của Kỷ nguyên Tiền sinh học.

Tương tự như vậy, các phân tử thiết yếu cho sự phát triển của sự sống - chẳng hạn như axit nucleic, protein và màng - sẽ phải đối mặt với sự phá hủy ngay lập tức, do nhiệt độ cao của môi trường thủy nhiệt.

Tuy nhiên, nhiều khả năng các dạng sống đầu tiên có thể điều nhiệt, tương tự như các sinh vật ưa nhiệt ngày nay sống trong môi trường khắc nghiệt.

Mặt khác, một vấn đề khác nảy sinh liên quan đến nồng độ của các thành phần. Không có khả năng sự sống đã phát triển trong sự rộng lớn của các đại dương tiền sinh học, nơi các phân tử sinh học sẽ rất loãng và phân tán.

Đối với một môi trường phù hợp với nguồn gốc của sự sống, nó phải thúc đẩy tương tác giữa các phân tử, để chúng hình thành các thực thể phức tạp hơn; không làm loãng chúng, như sẽ xảy ra trong đại dương sâu.

Những người ủng hộ lý thuyết thủy nhiệt cho rằng sự sống có thể bắt nguồn từ những khu vực được phân định ngăn cản sự pha loãng của các phân tử mới hình thành, chẳng hạn như miệng núi lửa.

Người giới thiệu

1. Chatterjee, S. (2016). Một cái nhìn cộng sinh về nguồn gốc của sự sống tại miệng núi lửa tác động thủy nhiệt - hồ. Vật lý Hóa học Hóa lý, 18 (30), 20033–20046.
2. Corliss, JB, Baross, JA, & Hoffman, SE (1981). Một giả thuyết liên quan đến mối quan hệ giữa suối nước nóng dưới lòng đất và nguồn gốc của sự sống trên trái đất. Oceanologica Acta, Số báo đặc biệt.
3. Holm, NG (1992). Tại sao các hệ thống thủy nhiệt được đề xuất là môi trường hợp lý cho nguồn gốc của sự sống ?. Trong Hệ thống Thủy nhiệt Biển và Nguồn gốc Sự sống (trang 5–14). Springer, Dordrecht.
4. Jheeta, S. (2017). Phong cảnh của sự xuất hiện của sự sống. Đời sống, 7 (2), 27.
5. Lanier, KA và Williams, LD (2017). Nguồn gốc của sự sống: Mô hình và Dữ liệu. Tạp chí Tiến hóa Phân tử, 84 (2), 85–92.