Khoa học tự nhiên

Bước “Đại nhảy vọt” cổ xưa cho sự sống trong các đại dương (07/03/2014)

Từ lâu sự xuất hiện của sự sống đa bào phức tạp vào cuối thời kỳ tiền sử (khoảng thời gian địa chất kéo dài cho đến 541 triệu năm trước) từ lâu được tin rằng được hỗ trợ bởi sự gia tăng oxy, như tiết lộ trong các mặt cắt địa chất. Tuy nhiên, tại sao oxy tăng lên vào thời điểm đặc biệt này và mối quan hệ của nó với “Quả cầu tuyết Trái đất” - những biến đổi khí hậu khắc nghiệt nhất mà Trái đất từng trải qua - vẫn là một bí ẩn.

Nghiên cứu mới này cho thấy có thể những gì xảy ra

với nitơ vào thời điểm này giúp giải quyết bí ẩn này.

Các nhà nghiên cứu, do Tiến sĩ Patricia Sanchez- Baracaldo từ Đại học Bristol dẫn dắt, sử dụng dữ liệu gen để tái tạo lại các mối quan hệ giữa những vi khuẩn lam có khả năng quang hợp trong các đại dương cung cấp đủ oxy là cơ sở để phát triển sự sống phức tạp trên Trái đất.

Một số những vi khuẩn lam này cũng có thể chuyển đổi nitơ trong khí quyển thành nitơ sinh học, đủ để đóng góp vào chu trình nitơ biển, cung cấp “phân bón nitơ” cho hệ sinh thái.

Sử dụng các kỹ thuật phân tử, nhóm nghiên cứu có thể xác định niên đại khi những loài này xuất lần hiện đầu trong hồ sơ địa chất khoảng 800 triệu năm trước đây.

Tiến sĩ Sanchez- Baracaldo, nhà nghiên cứu tại Trường Khoa học sinh học và địa lý của Bristol, cho biết: “Chúng tôi đã biết rằng quang hợp tạo khí oxy - quá trình mà vi sinh vật cố định dioxit cacbon thành hydratcacbon, tách nước và giải phóng oxy như là một sản phẩm phụ - tiến hóa đầu tiên trong môi trường sống nước ngọt hơn 2,3 tỷ năm trước. Nhưng mãi đến khoảng 800 triệu năm trước đây, những khuẩn tảo lục bổ sung thêm oxy đã có thể xâm chiếm đại dương rộng lớn (hai phần ba hành tinh của chúng ta) và sinh sôi nảy nở nhờ đủ nito khả dụng sinh học để sau đó tạo ra oxy - và thực phẩm hydrat cacbon - ở các mức độ đủ cao để tạo điều kiện thuận lợi cho bước “đại nhảy vọt” tiếp theo đến cuộc sống phức tạp.

"Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng có thể việc cố định của “phân bón” nitơ này trong các đại dương vào thời điểm đó đóng vai trò then chốt trong thời điểm quan trọng trong sự tiến hóa của sự sống trên Trái đất”.

Đồng tác giả, Giáo sư Andy Ridgwell cho biết: “Việc tính thời gian lây lan của các sinh vật cố định nitơ trong đại dương xảy ra ngay trước khi thời kỳ băng hà toàn cầu và sự xuất hiện của động vật. Mặc dù nghiên cứu tiếp theo là cần thiết, những thay đổi tiến hóa này có thể cũng liên quan đến, và có thể cung cấp một sự kích hoạt cho sự xuất hiện của thời kỳ cực kỳ băng giá xung quanh khoảng thời gian này vì carbon hiện đang bị chôn vùi trong các lớp trầm tích trên một quy mô lớn hơn nhiều”.

Tiến sĩ Sanchez- Baracaldo nói thêm: “Rất thú vị để có thể sử dụng các kỹ thuật gen hiện đại hỗ trợ giải quyết một bí ẩn lâu đời liên quan đến một trong những khoảnh khắc quan trọng và then chốt nhất của sự tiến hóa của sự sống trên Trái đất. Trong những năm gần đây, dữ liệu gen đã giúp mô tả nguồn gốc sự sống với sự sự rõ ràng và độ chính xác ngày càng gia tăng. Được đóng góp vào sự hiểu biết của chúng ta về các vi sinh vật đã góp phần tạo nên sự sống trên hành tinh của chúng ta như thế nào là điều rất vinh dự”.

Nguồn: www.vista.vn (Theo Sciendaily)