Công bố trên Kỷ yếu Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Mỹ (PNAS), nhóm nghiên cứu tại đại học Texas A&M đã đưa ra lời giải cho câu hỏi vì sao DNA nguyên thủy lại có thể chống chọi lại bức xạ cực tím khắc nghiệt.
Theo đó, nhóm nghiên cứu đã có đáp án cho câu hỏi vì sao DNA lại tiến hóa để sử dụng thymine thay vì uracil như trong RNA chuỗi đơn. Dù thymine dễ bị tổn hại bởi tia cực tím hơn uracil, phân tử này lại sở hữu cơ chế đặc biệt giúp định hướng tổn hại thành dạng dễ đảo ngược để tự sửa chữa dưới môi trường Trái Đất sơ khai không có tầng ozone che chở.
Giải mã cách thymine hoạt động như kem chống nắng giúp DNA sơ khai tồn tại.
Để kiểm chứng, tiến sĩ Peter Rentzepis cùng các trợ lý nghiên cứu Keyvan Khosh Abady và Negar Karpourazar đã đặt hai thành phần hóa học này vào điều kiện kiểm soát tia UV nhằm mô phỏng bức xạ nguyên thủy. Bằng phương pháp quang sinh học kết hợp các kỹ thuật quang phổ hấp thụ, huỳnh quang và Raman, nhóm đã phân tích chi tiết cách các phân tử hấp thụ, phát xạ cũng như tán xạ ánh sáng.
Theo nhà nghiên cứu Khosh Abady, thymine hoạt động tương tự một loại kem chống nắng ở cấp độ phân tử khi hấp thụ năng lượng UV có hại và giới hạn tổn hại trong phạm vi các base di truyền, bảo vệ những phần phân tử dễ bị tổn thương hơn. Phát hiện này chứng minh các phân tử di truyền thời kỳ đầu sống sót qua bức xạ gay gắt không phải bằng cách né tránh hư hại, mà nhờ khả năng kiểm soát và làm cho tổn thương dễ tự sửa chữa hơn.
Trong giai đoạn tiếp theo, nhóm nghiên cứu dự định phân tích sâu hơn các lực đã gắn kết thymine, uracil cùng các thành phần khác của hệ thống di truyền nhằm làm rõ nguồn gốc sự sống. Mục tiêu của nhóm là xác định xem các khối xây dựng hóa học này được hình thành và tập hợp hoàn toàn trên Trái Đất, hay từng được các thiên thạch mang đến từ không gian.
Hình ảnh cận cảnh của DNA chứa thymine, mã sinh học chính cho sự sống của con người.
Bên cạnh việc giải mã lịch sử tiến hóa phân tử, nghiên cứu còn xác lập một khung tham chiếu mới thông qua các dấu hiệu quang phổ nhận diện đặc trưng khi phân tử tương tác với ánh sáng. Dữ liệu này mở ra tiềm năng ứng dụng thực tế trong việc phát hiện mầm bệnh nhanh và nhạy hơn, đồng thời hỗ trợ giám sát hiệu quả vô hiệu hóa vi sinh vật của tia cực tím tại các hệ thống xử lý nước.
An An (theo SciTechDaily)
