Cuối năm 2023, khi các nhà khoa học NASA mở hộp chứa mẫu vật mà tàu vũ trụ OSIRIS-REx mang về từ tiểu hành tinh Bennu, họ đã đứng trước một nghịch lý khoa học. Trong những hạt bụi và mảnh đá cổ xưa ấy có mặt hàng loạt “nguyên liệu” quen thuộc của sự sống: các bazơ cấu tạo nên DNA và RNA, nhiều axit amin tạo nên protein, cùng vô số phân tử hữu cơ khác. Thoạt nhìn, Bennu dường như mang trong mình đầy đủ những gì cần thiết để sự sống hình thành.
Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa Bennu từng tồn tại sự sống. Những phân tử này chỉ là các khối xây dựng, giống như gạch, xi măng và thép chưa đủ để khẳng định đã có một ngôi nhà được dựng lên. Phát hiện từ Bennu cho thấy một thực tế quan trọng: hóa học có thể “trông giống sự sống”, nhưng chưa chắc đã là sự sống.
Điểm khiến các nhà khoa học đặc biệt chú ý là các axit amin trên Bennu tồn tại gần như cân bằng giữa dạng “tay trái” và “tay phải”. Trên Trái Đất, sự sống gần như chỉ sử dụng axit amin tay trái. Nếu Bennu cũng thể hiện sự lệch hẳn về một phía, đó có thể là dấu hiệu cho thấy đặc tính sinh học đã được mang từ không gian xuống Trái Đất. Nhưng việc hai dạng gần như ngang nhau lại cho thấy xu hướng “tay trái” của sự sống nhiều khả năng hình thành sau này, trong các quá trình diễn ra ngay trên hành tinh của chúng ta.
Từ đây nảy sinh một câu hỏi lớn cho ngành sinh học vũ trụ: nếu vật chất không sự sống cũng có thể tạo ra những hỗn hợp hữu cơ phong phú, có trật tự và rất “giống sự sống”, thì các nhà khoa học phải dựa vào đâu để nhận ra dấu hiệu sinh học thật sự? Câu hỏi này càng trở nên cấp thiết khi con người chuẩn bị đưa tàu thăm dò và lấy mẫu từ Sao Hỏa, các mặt trăng của Sao Mộc và Sao Thổ – những nơi được xem là có tiềm năng tồn tại sự sống.
Trong nhiều năm, việc tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất chủ yếu dựa vào các dấu hiệu quen thuộc với sinh học Trái Đất, chẳng hạn một số phân tử cụ thể hay những đặc điểm như tính “thuận tay trái”. Cách tiếp cận này có hiệu quả, nhưng cũng tiềm ẩn rủi ro: nó giả định rằng sự sống ở nơi khác phải giống với sự sống mà chúng ta biết. Điều đó có thể khiến chúng ta bỏ sót những dạng sinh học khác biệt, hoặc ngược lại, hiểu nhầm hóa học vô sinh là bằng chứng của sự sống.
Chính vì vậy, trong một nghiên cứu mới công bố trên tạp chí PNAS Nexus, các nhà khoa học đã đề xuất một cách tiếp cận khác. Thay vì hỏi “có phân tử X hay Y hay không?”, họ đặt câu hỏi rộng hơn: toàn bộ hỗn hợp hóa học này mang dáng dấp của sinh học hay chỉ là sản phẩm của các quá trình tự nhiên không sự sống?
Để làm điều đó, nhóm nghiên cứu so sánh hai loại mẫu vật nằm sát ranh giới giữa sống và không sống. Một bên là các thiên thạch giàu carbon, đại diện cho hóa học cổ xưa của Hệ Mặt Trời trước khi có sự sống. Bên còn lại là đất và trầm tích trên Trái Đất, chứa tàn dư của các phân tử từng thuộc về sinh vật. Mỗi mẫu đều chứa hàng chục nghìn hợp chất hữu cơ, phức tạp đến mức không thể phân tích từng phân tử riêng lẻ.
Thay vì cố “ghép hình” từng phân tử, nhóm nghiên cứu sử dụng một công cụ phân tích mang tên LifeTracer để nhìn vào bức tranh tổng thể. Công cụ này không tìm một dấu hiệu duy nhất, mà xem xét cách các loại phân tử phân bố, kết hợp và tương quan với nhau. Kết quả cho thấy các mẫu không sự sống và các mẫu có nguồn gốc sinh học có những “kiểu tổ chức hóa học” khác nhau, dù chúng có thể chia sẻ nhiều phân tử giống nhau.
Nói cách khác, điều phân biệt sống và không sống không nằm ở một hợp chất đơn lẻ, mà ở cách toàn bộ hệ thống hóa học được sắp xếp. Sinh học để lại những dấu vết có tính hệ thống, gắn với trao đổi chất và tiến hóa, trong khi hóa học vô sinh tuân theo những quy luật khác.
Cách nhìn này mở ra triển vọng mới cho việc nghiên cứu các mẫu vật trong tương lai, vốn có thể là sự pha trộn phức tạp giữa nhiều nguồn gốc khác nhau. LifeTracer không phải là “máy phát hiện sự sống”, nhưng nó giúp các nhà khoa học đánh giá liệu một cảnh quan hóa học có nghiêng về sinh học hay chỉ là kết quả của các phản ứng tự nhiên ngẫu nhiên.
Những gì Bennu mang lại là một lời nhắc nhở quan trọng: hóa học thuận lợi cho sự sống có thể rất phổ biến trong vũ trụ, nhưng sự sống không tự động xuất hiện chỉ vì có đủ nguyên liệu. Để nhận ra ranh giới mong manh đó, con người không chỉ cần tàu vũ trụ hiện đại hơn, mà còn cần những cách tinh tế hơn để đọc và hiểu câu chuyện ẩn trong các phân tử cổ xưa từ không gian.
Hình minh họa các phi hành gia thám hiểm Sao Hỏa. Các nhà khoa học đang nỗ lực tìm cầu trả lời liệu sự sống có từng tồn tại trên Hành tinh Đỏ không. Ảnh: NASA
