‘Tiếp xúc lần đầu’ có thể đã dẫn đến sự sống phức tạp trên Trái đất cuối cùng đã được các nhà khoa học chứng kiến
‘First contact’ that may have led to complex life on Earth finally witnessed by scientists
Stromatolites might look like rocks. But they are living relics of ancient systems that thrived on Earth billions of years ago.
Stromatolites có thể trông giống như đá. Nhưng chúng là những di tích sống của các hệ thống cổ đại đã phát triển mạnh trên Trái đất hàng tỷ năm trước.
On the shores of the west coast of Australia lies a window to our past: the stromatolites and microbial mats of Gathaagudu (Shark Bay).
Trên bờ biển phía tây nước Úc là một cánh cửa sổ nhìn về quá khứ của chúng ta: đó là các cấu trúc stromatolite và thảm vi sinh vật ở Gathaagudu (Vịnh Cá Mập).
To the untrained eye they look like a collection of rocks and slime – but they are in fact teeming with microbial life. And these stromatolites are living “relics” of ancient ecosystems that thrived on Earth billions of years ago.
Đối với người chưa được tìm hiểu, chúng trông giống như một tập hợp đá và chất nhầy – nhưng trên thực tế, chúng lại chứa đầy sự sống vi sinh vật. Và các cấu trúc stromatolite này là những “di tích” sống của các hệ sinh thái cổ đại đã phát triển mạnh trên Trái đất hàng tỷ năm trước.
If you wade past, it feels like you’re walking back through time. In fact, the first bubbles of oxygen that filled the atmosphere on early Earth likely came from ancient stromatolites. You could say we owe our very existence to these piles of rocks.
Nếu bạn đi bộ qua, bạn sẽ cảm thấy như đang bước ngược thời gian. Trên thực tế, những bong bóng oxy đầu tiên lấp đầy bầu khí quyển của Trái đất sơ khai có lẽ đã đến từ các cấu trúc stromatolite cổ đại. Có thể nói rằng sự tồn tại của chúng ta nợ những khối đá này.
So, what other secrets of our past could these ecosystems tell us? Through decades of research, we know how early life has woven its path through these “living rocks”. But most recently our team embarked on the greatest genealogy search of them all: searching for our great microbial ancestors, the Asgard archaea.
Vậy, những hệ sinh thái này có thể kể cho chúng ta những bí mật nào khác về quá khứ của chúng ta? Qua nhiều thập kỷ nghiên cứu, chúng ta đã biết cách sự sống sơ khai đã dệt nên con đường của mình qua những “tảng đá sống” này. Nhưng gần đây nhất, nhóm của chúng tôi đã thực hiện cuộc tìm kiếm phả hệ vĩ đại nhất: tìm kiếm tổ tiên vi sinh vật vĩ đại của chúng ta, vi khuẩn cổ Asgard.
And in a new paper, published today in the journal Current Biology, we report how this search led to the discovery of a key clue that could help explain how complex life evolved on Earth.
Và trong một bài báo mới, được công bố hôm nay trên tạp chí Current Biology, chúng tôi báo cáo rằng cuộc tìm kiếm này đã dẫn đến việc khám phá một manh mối quan trọng có thể giúp giải thích cách sự sống phức tạp đã tiến hóa trên Trái đất.
The cells that comprise complex life
Các tế bào cấu thành sự sống phức tạp
Asgard archaea were originally named after Norse gods. This fascinating group of microbes sits on the cusp of one of the most significant events in the evolution of life: the origin of the complex cells that make up plants and animals, known as eukaryotes.
Vi khuẩn cổ Asgard ban đầu được đặt tên theo các vị thần Bắc Âu. Nhóm vi sinh vật hấp dẫn này đứng trước ngưỡng cửa của một trong những sự kiện quan trọng nhất trong quá trình tiến hóa sự sống: nguồn gốc của các tế bào phức tạp cấu tạo nên thực vật và động vật, được gọi là sinh vật nhân thực (eukaryotes).
Evidence suggests Asgard archaea are the closest relatives of eukaryotes. And that on an early Earth it was the “marriage” of an ancient Asgard archaeon and a bacterium that led to the first eukaryotes.
Bằng chứng cho thấy vi khuẩn cổ Asgard là họ hàng gần nhất của sinh vật nhân thực. Và rằng trên Trái đất sơ khai, chính sự “kết hôn” giữa một vi khuẩn cổ Asgard và một vi khuẩn đã dẫn đến các sinh vật nhân thực đầu tiên.
They formed an ancient partnership. They shared resources and physically interacted, leading to the first complex cells. Like a Romeo and Juliet tale of two distant families coming together, Asgard archaea and bacteria decided it was time to break from traditional family values.
Chúng đã hình thành một mối quan hệ đối tác cổ xưa. Chúng chia sẻ tài nguyên và tương tác vật lý, dẫn đến các tế bào phức tạp đầu tiên. Giống như câu chuyện Romeo và Juliet về hai gia đình xa cách đến với nhau, vi khuẩn cổ Asgard và vi khuẩn đã quyết định đã đến lúc thoát khỏi những giá trị gia đình truyền thống.
But we have never seen a model of how this may have occurred. Until now.
Nhưng chúng ta chưa bao giờ thấy một mô hình nào về cách điều này có thể xảy ra. Cho đến bây giờ.
Holding up a mirror to the ancient past
Chiếu một tấm gương phản chiếu quá khứ cổ đại
Our team used the mats of Shark Bay as a “seed” to establish cultures of these ancient microbes. We are one of only four groups worldwide to achieve this, through years of research with a dedicated team of graduate students nurturing the Asgards like offspring.
Nhóm chúng tôi đã sử dụng các thảm vi sinh vật ở Vịnh Cá Mập làm “mầm” để nuôi cấy các vi sinh vật cổ đại này. Chúng tôi là một trong bốn nhóm duy nhất trên thế giới đạt được điều này, thông qua nhiều năm nghiên cứu với đội ngũ sinh viên sau đại học tận tâm nuôi dưỡng các Asgard như con cái.
But the Asgards were not alone. We found them together with a sulphate-loving bacterium. Could this be a model of how complex life may have started on a primitive Earth?
Nhưng các Asgards không đơn độc. Chúng tôi đã tìm thấy chúng cùng với một loại vi khuẩn ưa sunfat. Liệu đây có thể là mô hình về cách sự sống phức tạp có thể bắt đầu trên Trái đất nguyên thủy?
We began by sequencing the Asgards’ DNA to decipher exactly how these microbes tick at the genetic level. We also used artificial intelligence to model how proteins could have behaved in a world before eukaryotes. Evidence suggested these two microbes were sharing nutrients. In other words, they were cooperating.
Chúng tôi bắt đầu bằng việc giải trình tự DNA của Asgards để giải mã chính xác cách các vi sinh vật này hoạt động ở cấp độ di truyền. Chúng tôi cũng sử dụng trí tuệ nhân tạo để mô hình hóa cách các protein có thể hoạt động trong một thế giới trước khi có sinh vật nhân thực. Bằng chứng cho thấy hai vi sinh vật này đang chia sẻ chất dinh dưỡng. Nói cách khác, chúng đang hợp tác.
But we wanted to delve deeper. What do our great microbial ancestors look like? Here we turned to electron cryotomography, a high-resolution imaging approach that allowed us to observe cells and structures at a nanometre scale.
Nhưng chúng tôi muốn tìm hiểu sâu hơn. Tổ tiên vi sinh vật vĩ đại của chúng ta trông như thế nào? Ở đây, chúng tôi đã sử dụng kỹ thuật điện hiển vi đông lạnh (electron cryotomography), một phương pháp tạo ảnh có độ phân giải cao cho phép chúng tôi quan sát các tế bào và cấu trúc ở quy mô nanomet.
And here we showed – for the first time – an Asgard archaeon and a bacterium directly interacting. Tiny nanotubes were connecting the two organisms – perhaps reflecting what their great-ancestors did on an early Earth that ultimately led to the explosion of complex life as we know it.
Và ở đây, chúng tôi đã cho thấy – lần đầu tiên – một archaeon Asgard và một vi khuẩn tương tác trực tiếp. Các ống nano nhỏ đã kết nối hai sinh vật này – có lẽ phản ánh những gì tổ tiên vĩ đại của chúng đã làm trên Trái đất sơ khai, điều cuối cùng đã dẫn đến sự bùng nổ của sự sống phức tạp như chúng ta biết.
Weaving western science with Indigenous knowledge
Kết hợp khoa học phương Tây với tri thức bản địa
This was a major discovery – one that originated in Gathaagudu, a World Heritage Site with significant environmental and cultural values.
Đây là một khám phá lớn – một khám phá có nguồn gốc từ Gathaagudu, một Di sản Thế giới với giá trị môi trường và văn hóa quan trọng.
Aboriginal people first inhabited Gathaagudu over 30,000 years ago. We wanted to recognise and celebrate the language of the Malgana people, one of the traditional language groups of Gathaagudu. We also wanted to connect western science with Indigenous Knowledge in a meaningful way.
Người Thổ dân bản địa đã sinh sống tại Gathaagudu hơn 30.000 năm trước. Chúng tôi muốn công nhận và tôn vinh ngôn ngữ của người Malgana, một trong những nhóm ngôn ngữ truyền thống của Gathaagudu. Chúng tôi cũng muốn kết nối khoa học phương Tây với Tri thức Bản địa một cách ý nghĩa.
To this end and working closely with the world’s foremost Malgana language expert, Kymberley Oakley, and Aboriginal elders, a name was granted for our novel Asgard archaeon from the language of the Malgana people: Nerearchaeum marumarumayae. The species name – marumarumayae – is derived from the Aboriginal language of the Malgana people, meaning “ancient home”, a reference to stromatolites being of ancient origin in Earth’s history.
Vì mục đích này và làm việc chặt chẽ với chuyên gia ngôn ngữ Malgana hàng đầu thế giới, Kymberley Oakley, và các trưởng lão bản địa, một cái tên đã được đặt cho vi khuẩn cổ Asgard mới của chúng tôi từ ngôn ngữ của người Malgana: Nerearchaeum marumarumayae. Tên loài – marumarumayae – được lấy từ ngôn ngữ bản địa của người Malgana, có nghĩa là “ngôi nhà cổ đại”, là sự tham chiếu đến việc các loại stromatolite có nguồn gốc cổ xưa trong lịch sử Trái đất.
Weaving Aboriginal language into the naming of our new microbe represents a fitting connection between unique Aboriginal culture in Australia and the ancient microbe discovered that calls the mats of Gathaagudu “home”.
Việc lồng ghép ngôn ngữ bản địa vào việc đặt tên cho vi sinh vật mới của chúng tôi đại diện cho một mối liên hệ phù hợp giữa văn hóa bản địa độc đáo ở Úc và vi khuẩn cổ được phát hiện gọi các thảm của Gathaagudu là “nhà”.
Gathaagudu is under threat from global change, from increased heatwaves, cyclonic events and human activity. And among the values to preserve and conserve are the significant Aboriginal connections as well as the trails of life going back through evolutionary time.
Gathaagudu đang bị đe dọa bởi biến đổi toàn cầu, bởi các đợt nắng nóng gia tăng, các sự kiện cuồng phong và hoạt động của con người. Và trong số các giá trị cần bảo tồn là những mối liên hệ bản địa quan trọng cũng như dấu vết của sự sống trải qua thời gian tiến hóa.
With our study we have peered into our past. And maybe like the Montagues and Capulets of Shakespeare, we see distant families of microbes coming together to bridge the divide and ultimately form the early eukaryotes that eventually led to us: a fragile branch on the evolutionary tree of life.
Với nghiên cứu của mình, chúng tôi đã nhìn sâu vào quá khứ của mình. Và có lẽ giống như nhà Montague và nhà Capulet của Shakespeare, chúng tôi thấy các họ vi khuẩn xa xôi cùng nhau hội tụ để bắc cầu qua khoảng cách và cuối cùng hình thành các sinh vật nhân chuẩn nguyên thủy đã dẫn đến chúng ta: một nhánh mong manh trên cây tiến hóa của sự sống.
Brendan Paul Burns receives funding from the Australian Research Council.
Brendan Paul Burns nhận tài trợ từ Hội đồng Nghiên cứu Úc.
Kymberley Oakley does not work for, consult, own shares in or receive funding from any company or organisation that would benefit from this article, and has disclosed no relevant affiliations beyond their academic appointment.
Kymberley Oakley không làm việc cho, tư vấn, sở hữu cổ phần hoặc nhận tài trợ từ bất kỳ công ty hoặc tổ chức nào được hưởng lợi từ bài báo này, và đã không tiết lộ bất kỳ mối liên hệ nào liên quan ngoài vị trí học thuật của họ.
Read more
-
Chúng tôi đã thiết kế sân cỏ cho World Cup bóng đá lớn nhất từ trước đến nay – đây là cách chúng tôi tạo ra trải nghiệm thi đấu đồng nhất trên 3 quốc gia
We designed the turf for soccer’s biggest World Cup ever – here’s how we created the same playing experience across 3 countries
-
Ukraine đang chống lại tác động của cuộc chiến ở Iran bằng cách tấn công các cơ sở năng lượng của Nga
Ukraine is countering the impact of the war in Iran by attacking Russian energy facilities