ALEXANDER OPARINE (1894 - 1980)
Ông thường nghĩ về khả năng phát triển sự sống xảy ra trong Vũ trụ, kể cả bản thể sống có lý trí! Là tác giả của học thuyết nguồn gốc sự sống trên Trái đất, ông tin rằng: ''Trong Vũ trụ vô tận có thể tồn tại những hành tinh giống như ngôi sao của chúng ta! Chúng tạo ra carbon và tất cả những yếu tố cần thiết cho sự sống xuất hiện. Và quá trình tiến hóa dẫn đến nảy sinh sự sống trên Trái đất có thể diễn ra ở những nơi khác nhau trong Vũ trụ''.
Viện sĩ A. Oparine luôn chú ý theo dõi các kết quả thám hiểm Mặt trăng, Sao Kim, Sao Hỏa... và kiên trì chờ đợi những tin tức từ các nhà Vũ trụ học về vấn đề tiến hóa các liên kết carbon xuất hiện vào thời kỳ nào.
Hơn 60 năm, A. Oparine giảng dạy tại trường Đại học Tổng hợp Moskva. Có lần trả lời câu hỏi về con đường khoa học đã trải qua của mình, ông nói: ''Kết quả chủ yếu của đời tôi, đó là dạy học. Sinh viên và học trò có đến hàng trăm, và ở họ, tất cả đều hướng về phía trước”. Trong số những học trò của ông không ít người là Viện sĩ, Viện sỹ thông tấn Viện Hàn Lâm khoa học Liên Xô.
Ông là Chủ tịch đầu tiên của Hội đồng Bác học Thế giới về nghiên cứu nguồn gốc sự sống và là thành viên của nhiều Viện Hàn Lâm nước ngoài.
Ông còn là người bảo vệ hòa bình đầy nhiệt huyết. Sinh thời là Phó Chủ tịch liên đoàn các nhà hoạt động khoa học thế giới. Oparine đã kêu gọi các nhà khoa học đấu tranh cho những kết quả nghiên cứu của họ không để bị lợi dụng vào những mục đích nguy hại và thù địch với loài người.
Người kế tục Darwin, học trò của K.A.Timiriazev
A. Oparine sinh ngày 2 - 3 - 1894 tại thành phố Ugơlich trên bờ sông Volga.
Sớm có lòng ham thích khoa học tự nhiên, ông đã tự tìm tòi nghiên cứu thực vật học, tự tìm những thí nghiệm về sinh lý thực vật. Cuốn sách Đời sống thực vật của Timiriazev, trong đó tác giả kể về vai trò của ánh sáng Mặt trời và chất clorophin trong sự hình thành các chất hữu cơ thực vật do ông phát minh ra đã gây cho A. Oparine ấn tượng đặc biệt sâu sắc. Sớm hơn nữa, khi còn là học sinh trung học, được nghe những bài giảng trong Viện bảo tàng kỹ thuật tổng hợp. A. Oparine hứng thú với những công trình của Timiriazev và chủ nghĩa Darwin. Học xong trung học, A. Oparine đã là một nhà sinh vật học trưởng thành và người kế tục đầy tin tưởng của học thuyết tiến hóa Darwin. Vì thế, ông không hề do dự bước vào trường Đại học Tổng hợp Moskva và hướng về khoa học tự nhiên với chuyên ngành sinh lý thực vật học.
Vào năm 1917, xuất hiện công trình khoa học đầu tiên của ông. Cùng năm đó, khi tốt nghiệp Đại học Tổng hợp, ông được giữ lại khoa để chuẩn bị nhận danh hiệu học hàm Giáo sư. Các biến cố mãnh liệt của Cách mạng tháng Mười đã làm biến đổi sâu sắc đất nước. A.Oparine tham gia hoạt động cách mạng trong việc xây dựng công đoàn công nhân công nghiệp hóa học và đã trở thành ủy viên ban chấp hành công đoàn. Sau đó lãnh đạo bộ phận hóa học của cơ quan nông nghiệp Trung ương, nghiên cứu về quốc hữu hóa và chấn chỉnh lại nền công nghiệp hóa học, ông đã đi rất nhiều nơi trên đất nước.
Từ sinh hóa thực vật đến nghiên cứu quá trình xuất hiện sự sống trên trái đất.
Hoạt động khoa học của A. Oparine đã cống hiến hàng loạt công trình khoa học, trong đó có công trình về nguồn gốc sự sống trên trái đất. Khảo cứu của nhà Bác học đã đặt nền móng cho các khoa học về enzym, về hóa học thực vật, so sánh và sinh hóa tiến hóa.
Sự nghiên cứu các enzym có ý nghĩa thực tiễn to lớn: chúng hỗ trợ không ít cho việc giải quyết những vấn đề lương thực, thực phẩm. Chế độ bảo quản lâu dài củ cải đường do A. Oparine lập ra giúp cho việc khoanh vùng các nhà máy đường theo chu kỳ năm.
Vào năm 1935, cùng với Viện sĩ Bach, A.Oparine tổ chức viện sinh hóa đầu tiên trong Viện Hàn lâm khoa học Liên Xô. Ông đã lãnh đạo Viện hoạt động cho đến cuối đời mình, đầu tiên với chức vụ Thư ký Viện trưởng, từ năm 1946 giữ chức Viện trưởng.
Vào những năm 20, vấn đề nguồn gốc sự sống trên trái đất càng lôi cuốn nhà Bác học. Ông là người đầu tiên hướng về vấn đề vĩ đại nhất đó của khoa học tự nhiên, không chỉ như một nhà Bác học duy vật mà còn là một nhà sinh hóa học.
Sống là gì? Sự sống đã xuất hiện như thế nào và bản chất nó ra sao? Cần nói rằng, những câu hỏi này không những đã từng gây chấn động hàng ngàn năm mà còn tiếp tục thách thức cả loài người. Để trả lời chúng, các nhà duy vật và duy tâm đấu tranh với nhau gay gắt. Phái duy tâm giải thích sự sống xuất hiện như kết quả hoạt động của linh hồn tối cao, đó là Thượng đế. Trái lại, các nhà duy vật coi sự sống là hiện tượng tự nhiên có ngay trong vật chất. Darwin xây dựng thuyết tiến hóa đã chỉ ra từ sinh vật sơ đẳng, xuất hiện những sinh vật có tổ chức phức tạp và phức tạp hơn như thế nào. Song, ông chưa có khả năng trả lời được câu hỏi: “Các cơ thể sống đầu tiên xuất hiện ra sao?”, và điều đó cũng hoàn toàn phù hợp với trình độ phát triển của khoa học tự nhiên đương thời. Thí nghiệm của Paster đã khẳng định: ngay những sinh vật nguyên thủy nhất cũng không xuất hiện một cách trực tiếp từ các chất vô cơ. Vấn đề đã hoàn toàn bế tắc và đầu thế kỷ XX, nhiều nhà Bác học tuyên bố là không thể giải quyết được. Trong hoàn cảnh đó, A. Oparine đã nêu lên giả thuyết nguồn gốc sự sống, thực chất là khám phá ra xu hướng tiến hóa hóa học của Vũ trụ và đặt nền tảng cho quy luật sự sống xuất hiện là kết quả của tiến hóa và chọn lọc tự nhiên.
Lần đầu tiên, A. Oparine nêu lên tư tưởng đó trong bài báo đăng trên tạp chí Thực vật Nga năm 1922, sau đó ông trình bày đầy đủ hơn trong cuốn sách Nguồn gốc sự sống, năm 1924. Các công trình đó thuộc vào biến cố vĩ đại của khoa học tự nhiên thế kỷ XX.
Thuyết A. Oparine đặt nền móng cho hầu hết các quan điểm hiện đại về nguồn gốc sự sống. Tất cả thời gian còn lại, ông làm việc không biết mệt mỏi, sử dụng mọi thành quả hiện đại nhất của khoa học để phát triển học thuyết của mình. Năm 1974, với các công trình về nguồn gốc sự sống, A. Oparine được tặng giải thưởng Lénine.
Nguồn gốc sự sống
Sự sống đã xuất hiện và có thể xuất hiện như thế nào trên trái đất. Học thuyết A. Oparine dựng được bức tranh cụ thể về một quá trình xuất hiện sự sống từ những dạng sống nguyên thủy nhất. Theo A. Oparine, giai đoạn đầu liên quan tới các phản ứng nhiệt hạch trong lòng các vì sao. Trong plasma nóng chảy của các thiên thể, diễn ra sự tổng hợp các hạt nhân nguyên tử. Cần lưu ý là sự phân bố vật chất tại những vùng có khả năng xuất hiện sự sống cao hơn một cách đáng kể so với những vùng còn lại của Vũ trụ.
Sau đó, trong bầu khí quyển loãng của các vì sao, từ những nguyên tử đơn giản nhất của nguyên tố Carbon, Hyđro, Oxi, Nitro, Phospho... xuất hiện những chất hữu cơ đơn giản rồi phức tạp dần. Dưới tác dụng của ánh sáng và các tia Vũ trụ, quá trình đó diễn ra từ các đám mây khí rồi khí quyển và trong nước của các hành tinh. Như vậy, Trái đất cũng như các hành tinh khác của hệ Mặt trời trong quá trình hình thành đã nhận được một món quà vô cùng giá trị từ Vũ trụ, đó là một khối lượng khổng lồ các chất hữu cơ.
Dưới tác dụng của các điện tích, giông tố, các hoạt động núi lửa, các chùm tia tử ngoại... các chất hữu cơ phức tạp hơn được hình thành để rồi kết tủa vào đại dương, tạo nên một dung dịch mà A. Oparine gọi là “Nước xúp đầu tiên”. Trong số đó có những hợp chất polime rất phức tạp, giống như các Axít cnuleic và các chất Protit, những phân tử của chúng đặc trưng bởi chuỗi gốc Axit min và Nucleotit, chúng cùng nhau tạo nên nền tảng các dạng sống.
Đó là đại thể mô hình dẫn đến xuất hiện sự sống. Ngày nay, điều đó đã được nhiều người xác nhận. Những nghiên cứu riêng rẽ được tiến hành với quặng thiên thạch và sau này, với các địa tầng Mặt trăng cùng những khảo cứu phóng xạ Vũ trụ từ các đám mây khí, đã khẳng định khả năng hình thành các phân tử hữu cơ và các phân tử hữu cơ sinh vật đầu tiên trong Vũ trụ. Các quan niệm chính về tiến hóa hóa học trên bước đường dẫn đến xuất hiện sự sống đã được khẳng định bởi hàng loạt các công trình thực nghiệm ở Liên Xô, Mỹ, Nhật Bản, Tây Ban Nha và nhiều nước khác.
Sự sống từ không sống
Như vậy, trong ''nước xúp đầu tiên'' trên cơ sở Carbon Hydro đã xuất hiện những hỗn hợp gần giống thành phần Protein và những hợp chất hữu cơ khác - những sản phẩm tạo lên các tế bào sống. Song tất cả còn chưa có khả năng trao đổi chất, nghĩa là chưa có một trong những dấu hiệu quan trọng nhất của sự sống.
Từ lâu, trong các phòng thí nghiệm khác nhau trên thế giới, người ta đã quan sát thấy rằng: nếu trộn lẫn dung dịch protein với dung dịch một chất polime khác, chẳng hạn Axitnucleic thì các phân tử của các chất đó bắt đầu liên kết với nhau tạo thành một đám phân tử rồi dần dần hình thành các giọt Coaxevat, có thể nhìn thấy dưới kính hiển vi. Các giọt đó có khả năng chọn lọc từ dung dịch của chúng những chất khác nhau. Chúng bắt đầu lớn lên và tăng dần kích thước đến một giới hạn nhất định thì mỗi giọt phân thành những giọt con. Các giọt con lại lớn lên. Quá trình được lặp lại như trước. Trong quá trình đó vừa có sự xây dựng vừa có sự phân rã.
Các dạng không thích hợp sẽ bị phân rã và tách khỏi quá trình tiến hóa, sự chọn lọc đầu tiên bắt đầu có tác dụng, dẫn đến phức tạp hóa dần dần tổ chức của chúng. Như vậy, Protein đầu tiên xuất hiện rồi sau đó là những chất sống đơn giản nhất. Tuân theo chọn lọc tự nhiên, chúng trở lên thích nghi hơn với điều kiện thay đổi để tồn tại.
Lúc đầu, thức ăn của chúng chỉ là những chất Carbon, Hyđro. Thức ăn này ngày càng ít đi và các cơ thể sống buộc phải hoặc là chết, hoặc là tự tạo nên khả năng xây dựng những chất hữu cơ từ những chất vô cơ khí Cacbonic và nước.
Một số đã xuất hiện khả năng hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời để tổng hợp các chất hữu cơ từ Carbonic và nước. Như vậy, thực vật đơn giản nhất đã xuất hiện, đó là tảo xanh (những di tích của chúng được tìm thấy trong các trầm tích nguyên thủy). Với sự ra đời của thực vật, do kết quả quang hợp, trong khí quyển Trái đất đã hình thành Ôxy, và cùng với nó là Ozon, tầng che phủ, bảo vệ cho tất cả sự sống tránh khỏi tác hại của các chùm tia tử ngoại.
Các bản thể sống khác giữ lại cách dinh dưỡng như trước, nhưng thức ăn của chúng là thực vật nguyên thủy. Như vậy động vật đã xuất hiện trong dạng sơ đẳng, đó là những sinh vật đơn bào giống như vi khuẩn ngày nay.
Nhiều thí nghiệm tương tự cũng đã được tiến hành trong nhiều phòng thí nghiệm khác nhau ở nước ngoài. Giáo sư người Mỹ, Phocxơ đã nhận được những thể cầu cực nhỏ, về hình dạng và đặc tính rất giống với tế bào sống. Các thể cầu đó bao quanh mình bởi một màng kép giống như màng tế bào. Protein tập trung ở phía trong các thể cầu đó và có khả năng không những tham gia phản ứng mà còn chọn lọc được các chất qua màng.
Còn với Axit nucleic thì sao? Dường như trong chúng đã có chứa “bản thiết kế chính thức” của sự sống. Nhiều thí nghiệm cho thấy các phân tử đó cũng có thể được tạo nên trong điều kiện đầu tiên của trái đất từ những chiếc đơn giản nhất.
Như vậy bằng thực nghiệm, khoa học đã cho ta thấy những thời kỳ phát sinh tự nhiên của sự sống. Song, học thuyết A. Oparine và những khảo sát của ông cùng nhiều nhà Bác học khác cũng mới chỉ là bước đầu tiên trên con đường giải đáp bí ẩn vĩ đại của thiên nhiên và nhiều vấn đề chỉ mới được nêu ra. Nhưng dù sao cái ban đầu đã được khai mở. Tiếp theo đó là sự phát triển mạnh mẽ của sinh học phân tử.
VALENGHINA LANNHINA
(KH – ĐS – số 21-11-1982 T.TH)
