Sự sống

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm

Sự sống, Sống hay Cuộc sống là một khái niệm phức tạp được định nghĩa theo nhiều cách khác nhau tuỳ thuộc phương diện tiếp cận. Sống là một quá trình diễn ra từ lúc sinh vật được tạo thành (sinh ra) cho đến lúc nó phân rã (hay chết đi). Ngoài ra, sự sống có thể hiểu là một điều kiện cho phép một hệ thống (thực thể) nào đó được sinh ra, tồn tại với những đặc tính sống và phải chết đi tại một thời điểm xác định.

Thay vì đi tìm một định nghĩa hoàn hảo về sự sống, người ta nêu ra ba đặc tính cơ bản của sinh vật:

  1. Được cấu tạo từ các tế bào
  2. nucleic acid là vật liệu di truyền
  3. Có khả năng thực hiện các phản ứng trao đổi chất và năng lượng

Các tính chất đặc trưng của sự sống[sửa | sửa mã nguồn]

  1. Có cấu trúc phức tạp và tổ chức tinh vi: cơ thể sinh vật cũng được tạo nên từ các nguyên tố hóa học trong tự nhiên nhưng cấu trúc bên trong vô cùng phức tạp bao gồm vô số các hợp chất hóa học. Các chất phức tạp trong cơ thể sống hình thành nên các cấu trúc tinh vi thực hiện một số chức năng nhất định, ngay cả các đại phân tử cũng có những vai trò quan trọng nhất định.
  2. Có sự chuyển hóa năng lượng phức tạp: thu nhận năng lượng từ môi trường ngoài và biến đổi nó để xây dựng và duy trì tổ chức phức tạp đặc trưng cho sự sống.
  3. Thông tin của sự sống thì ổn định, chính xác và liên tục: liên quan đến các quá trình sống chủ yếu như sinh sản, phát triển, tiến hóa và các phản ứng thích nghi.

Các biểu hiện của sự sống[sửa | sửa mã nguồn]

  1. Trao đổi chất: toàn bộ các hoạt động hóa học của cơ thể sinh vật.
  2. Sự nội cân bằng: xu hướng các sinh vật tự duy trì môi trường bên trong ổn định: các tế bào hoạt động ở mức cân bằng và ổn định ở một trạng thái nhất định.
  3. Sự tăng trưởng: tăng khối lượng chất sống của mỗi cơ thể sinh vật.
  4. Sự vận động: dễ nhận thấy ở động vật,sự vận động ở thực vật cũng có nhưng chậm và khó nhận thấy hơn.
  5. Sự đáp lại: đáp lai các kích thích khác nhau từ môi trường bên ngoài.
  6. Sự sinh sản: bao gồm sinh sản hữu tínhsinh sản vô tính
  7. Sự thích nghi: khả năng cơ thể có thể sống bình thường trong một môi trường nhất định.

Nguồn gốc[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: Nguồn gốc sự sống

Các bằng chứng cho thấy rằng sự sống trên Trái Đất đã tồn tại cách đây khoảng 3,7 tỉ năm,[1] với những dấu vết về sự sống cổ nhất được tìm thấy trong các hóa thạch có tuổi 3,4 tỉ năm.[2] Tất cả các dạng sống đã được biết đến có chung các cơ chế phân tử cơ bản, phản ánh sự thành tạo từ cùng nguồn gốc của chúng; dựa trên các quan sát, giả thiết về nguồn gốc của sự sống để tìm ra một cơ chế nhằm giải thích cho sự thình thành của cùng một nguồn gốc trong vũ trụ, từ các phân tử hữu cơ đơn giản ở các dạng sống tiền tế bào đến các tế bào nguyên thủy và có quá trình trao đổi chất. Các mô hình đã được chia ra thành các nhóm "genes-first" và "metabolism-first", nhưng xu hướng hiện nay là sự xuất hiện của việc lồng ghép 2 nhóm trên.[3]

Hiện nay, không có kết luận khoa học về sự sống có nguồn gốc như thế nào. Tuy nhiên, các mô hình khoa học được chấp nhận nhiều nhất được xây dựng dựa trên các quan sát sau:

Các sinh vật sống tổng hợp protein, là các polymer của các axit amim sử dụng các thông tin được mã hóa bởi các ADN. Quá trình tổng hợp protein đòi hỏi các polymer RNA trung gian. Khả năng sự sống bắt đầu như thế nào là từ các gen có nguồn gốc đầu tiên, tiếp theo là bởi các protein;[4] một giả thiết khác là protein có trước và sau đó là gene.[5]

Tuy nhiên, do gen và protein đều là cơ sở để sản xuất qua lại, do đó vấn đề đặt ra là cái nào có trước và cái nào có sau giống như câu chuyện con gà và quả trứng. Hầu hết các nhà khoa học áp dụng giả thiết này vì không chắc rằng gene và protein phát sinh một cách độc lập.[6]

Mặc khác, một khả năng có thể khác đã được Francis Crick đề xuất đầu tiên,[7] rằng lúc đầu sự sống dựa trên RNA,[6] có các đặc điểm giống như DNA trong việc lưu trữ thông tinh và các tính chất xúc tác của một số protein. Giải thích này được gọi là giả thiết trong thế giới RNA, và nó được chứng minh thông qua sự quan sát nhiều thành phần quan trọng nhất của các tế bào (các thành phần của tế bào tiến hóa chậm nhất) được cấu tạo chủ yếu hoặc toàn bộ là RNA. Cũng như những đồng yếu tố (cofactor) (ATP, Acetyl-CoA, NADH,...) là các nucleotid hoặc chất có quan hệ một cách rõ ràng với chúng. Các tính chất xúc tác của RNA vẫn chưa được minh họa khi giả thiết này được đề xuất lần đầu tiên,[8] nhưng chúng đã được Thomas Cech xác nhận năm 1986.[9]

Một vấn đề còn tồn tại của giả thiết thế giới RNA là nó xuất phát từ các tiền chất vô cơ đơn giản thì khó khăn hơn so với từ các phân tử hữu cơ khác. Một lý do để giải thích nó là các tiền thân RNA rất ổn định và phản ứng với nhau một cách rất chậm chạp trong các điều kiện môi trường xung quanh, và người ta cũng từ đề xuất rằng các sinh vật sống được cấu thành từ các phân tử khác trước khi có RNA.[10] Dù vậy, sự tổng hợp thành công các phân tử RNA nhất định trong các điều kiện môi trường đã từng tồn tại trước khi có sự sống trên Trái Đất đã đạt được bằng cách thêm vào các tiền chất có thể thay thế theo một thứ tự đặc biệt với các tiền chất-phốt phát có mặt trong suốt quá trình phản ứng.[11] Nghiên cứu này làm cho giả thiết thế giới RNA trở nên hợp lý hơn.[12]

Năm 2009, người ta thực hiện các thí nghiệm minh họa tiến hóa Darwin của hệ hai hợp phần gồm các enzyme RNA (ribozymes) trong ống nghiệm.[13] Công trình được thực hiện trong phòng thí nghiệm của Gerald Joyce, ông cho rằng "Đây là ví dụ đầu tiên, ngoài sinh học và ngoài thích nghi tiến hóa trong một hệ thống di truyền phân tử."[14]

Các phát hiện của NASA năm 2011 dựa trên những nghiên cứu về thiên thạch được phát hiện trên Trái Đất cho thấy rằng các thành phần của RNA và DNA (adenine, guanine và các phân tử hữu cơ liên quan) có thể được hình thành trong không gian bên ngoài Trái Đất.[15][16][17][18]

Các môi trường sống[sửa | sửa mã nguồn]

Vi khuẩn lam đã làm thay đổi đáng kể các thành phần của các dạng sống trên Trái Đất dẫn đến khả năng gần như tuyệt chủng của các sinh vật không ưa ôxy.

Sự đa dạng của sự sống trên Trái Đất là kết quả của sự tương tác năng động giữa cơ hội di truyền, khả năng trao đổi chất, những thách thức của môi trường vật lý,[19] và sự cộng sinh.[20][21][22] Đối với hầu hết sự tồn tại của nó, các môi trường sống trên Trái Đất bị chiếm lĩnh chủ yếu bởi các vi sinh vật và là môi trường cho quá trình trao đổi chất và tiến hóa của chúng. Hệ quả là, môi trường vật lý-hóa học trên Trái Đất đã và đang thay đổi theo thời gian địa chất, do đó nó ảnh hưởng đến con đường tiến hóa của các sự sống kế tục.[19] Ví dụ, hoạt động quang hợp của vi khuẩn lam thải ra khí oxy gây ra các thay đổi trong môi trường toàn cầu. Vì ôxy là chất độc đối với hầu hết sự sống trên Trái Đất thời buổi đầu. Điều này đặt ra những thách thức tiến hóa mới, và cuối cùng đó là sự hình hành nên các loài động và thực vật trên Trái Đất. Sự tác động qua lại giữa các sinh vật và môi trường là một đặc điểm vốn có của các hệ sống.[19]

Hình dạng và chức năng[sửa | sửa mã nguồn]

Tế bào là đơn vị cơ bản cấu thành nên mỗi cơ thể sống, và tất cả các tế bào phát triển từ những tế bào có trước bằng phương thức phân bào. Học thuyết tế bào được các tác giả Henri Dutrochet, Theodor Schwann, Rudolf Virchow và những người khác đưa ra vào đầu thế kỷ 19, và sau đó được chấp nhận rộng rãi.[23] Hoạt động của các cơ quan phụ thuộc vào tất cả hoạt động của tế bào của chúng, với dòng năng lượng xuất hiện bên trong và giữa chúng. Các tế bào chứa thông tin di truyền chúng truyền tải mã di truyền trong quá trình phân bào.[24]

Phân loại[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: Phân loại sinh học

Sự sống ngoài Trái Đất[sửa | sửa mã nguồn]

Hầu hết các nhà khoa học cho rằng sự sống ngoài Trái Đất nếu có tồn tại thì sự tiến hóa của nó đã xuất hiện độc lập ở nhiều nơi khác nhau trong vũ trụ. Có giả thuyết khác cho rằng sự sống ngoài Trái Đất có thể có nguồn gốc ban đầu chung, và sau đó phân tán khắp vũ trụ, từ hành tinh có thể sống được này tới hành tinh có thể sống được khác. Lại có đề xuất cho rằng nếu chúng ta tìm thấy được sự sống và nền văn minh ngoài Trái Đất gần chúng ta thì sự sống và nền văn minh đó hoặc đã phát triển hơn chúng ta rất nhiều hoặc vẫn còn rất sơ khai hơn chúng ta rất nhiều.

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ Milsom, Clare; Rigby, Sue (2009). Fossils at a Glance (ấn bản 2). John Wiley & Sons. tr. 134. ISBN 1405193360. 
  2. ^ Dean, Tim (23 tháng 8 năm 2011). “World’s oldest fossils reveal earliest life on Earth”. Australian Life Scientist. IDG Communications. Truy cập ngày 26 tháng 5 năm 2012. 
  3. ^ Coveney, Peter V.; Fowler, Philip W. (2005). “Modelling biological complexity: a physical scientist's perspective”. Journal of the Royal Society Interface 2 (4): 267–280. doi:10.1098/rsif.2005.0045. 
  4. ^ Senapathy, Periannan (1994). Independent birth of organisms. Madison, WI: Genome Press. ISBN 0964130408. 
  5. ^ Eigen, Manfred; Winkler, Ruthild (1992). Steps towards life: a perspective on evolution (German edition, 1987). Oxford University Press. tr. 31. ISBN 019854751X. 
  6. ^ a ă Barazesh, Solmaz (13 tháng 5 năm 2009). “How RNA Got Started: Scientists Look for the Origins of Life”. Science News. Truy cập ngày 25 tháng 5 năm 2012. 
  7. ^ Watson, James D. (1993). “Prologue: early speculations and facts about RNA templates”. Trong Gesteland, R. F.; Atkins, J. F. The RNA World (Cold Spring Harbor, New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press). tr. xv–xxiii. 
  8. ^ Gilbert, Walter (20 tháng 2 năm 1986). “Origin of life: The RNA world”. Nature 319 (618). Bibcode:1986Natur.319..618G. doi:10.1038/319618a0. 
  9. ^ Cech, Thomas R. (1986). “A model for the RNA-catalyzed replication of RNA”. Procedings of the National Academy of Science USA 83 (12): 4360–4363. Truy cập ngày 25 tháng 5 năm 2012. 
  10. ^ Cech, T.R. (2011). The RNA Worlds in Context. Source: Department of Chemistry and Biochemistry, University of Colorado, Boulder, Colorado 80309-0215. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2011 Feb 16. pii: cshperspect.a006742v1. doi:10.1101/cshperspect.a006742.
  11. ^ Powner, Matthew W.; Gerland, Béatrice; Sutherland, John D. (14 tháng 5 năm 2009). “Synthesis of activated pyrimidine ribonucleotides in prebiotically plausible conditions”. Nature 459: 239–242. Bibcode:2009Natur.459..239P. doi:10.1038/nature08013. PMID 19444213. 
  12. ^ Szostak, Jack W. (14 tháng 5 năm 2009). “Origins of life: Systems chemistry on early Earth”. Nature 459: 171–172. Bibcode:2009Natur.459..171S. doi:10.1038/459171a. 
  13. ^ Lincoln, Tracey A.; Joyce, Gerald F. (27 tháng 2 năm 2009). “Self-Sustained Replication of an RNA Enzyme”. Science 323 (5918): 1229–1232. Bibcode:2009Sci...323.1229L. doi:10.1126/science.1167856. PMC 2652413. PMID 19131595. 
  14. ^ Joyce, Gerald F. (2009). “Evolution in an RNA world”. Cold Spring Harbor Symposium on Quantitative Biology 74: 17–23. doi:10.1101/sqb.2009.74.004. PMC 2891321. PMID 19667013. 
  15. ^ Callahan; et, al. (11 tháng 8 năm 2011). “Carbonaceous meteorites contain a wide range of extraterrestrial nucleobases”. PNAS. doi:10.1073/pnas.1106493108. Truy cập ngày 15 tháng 8 năm 2011. 
  16. ^ Steigerwald, John (8 tháng 8 năm 2011). “NASA Researchers: DNA Building Blocks Can Be Made in Space”. NASA. Truy cập ngày 10 tháng 8 năm 2011. 
  17. ^ ScienceDaily Staff (9 tháng 8 năm 2011). “DNA Building Blocks Can Be Made in Space, NASA Evidence Suggests”. ScienceDaily. Truy cập ngày 9 tháng 8 năm 2011. 
  18. ^ Gallori, Enzo (tháng 11 năm 2010). “Astrochemistry and the origin of genetic material”. Rendiconti Lincei 22 (2): 113–118. doi:10.1007/s12210-011-0118-4. Truy cập ngày 11 tháng 8 năm 2011. 
  19. ^ a ă â Rothschild, Lynn (tháng 9 năm 2003). “Understand the evolutionary mechanisms and environmental limits of life”. NASA. Truy cập ngày 13 tháng 7 năm 2009. 
  20. ^ King, G.A.M. (tháng 4 năm 1977). “Symbiosis and the origin of life”. Origins of Life and Evolution of Biospheres 8 (1): 39–53. Bibcode:1977OrLi....8...39K. doi:10.1007/BF00930938. Truy cập ngày 22 tháng 2 năm 2010. 
  21. ^ Margulis, Lynn (2001). The Symbiotic Planet: A New Look at Evolution. London, England: Orion Books Ltd. ISBN 0-7538-0785-8. 
  22. ^ Douglas J. Futuyma; Janis Antonovics (1992). Oxford surveys in evolutionary biology: Symbiosis in evolution 8. London, England: Oxford University Press. tr. 347–374. ISBN 0-19-507623-0. 
  23. ^ Sapp, Jan (2003). Genesis: The Evolution of Biology. Oxford University Press. tr. 75–78. ISBN 0195156196. 
  24. ^ Lintilhac, P. M. (Jan năm 1999). “Thinking of biology: toward a theory of cellularity--speculations on the nature of the living cell”. BioScience 49 (1): 59–68. doi:10.2307/1313494. PMID 11543344. Truy cập ngày 2 tháng 6 năm 2012. 

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]