Hàng tỉ năm về trước,
trên Trái Đất sơ khai,
những hợp chất hữu cơ đơn giản
kết hợp lại thành những tổ chức phức tạp
có khả năng phát triển và sinh sản.
Chúng chính là những sự sống
đầu tiên trên Trái Đất,
và phát triển thành
hàng tỷ loài
có mặt trên hành tinh này
kể từ đó đến nay.
Vào thời điểm đó,
Trái Đất gần như không có
những thứ mà ta cho là
giúp duy trì sự sống.
Các hoạt động núi lửa lan rộng
trên khắp hành tinh trẻ
và bầu khí quyển quá khắc nghiệt.
Vậy sự sống bắt đầu từ đâu trên Trái Đất?
Để kiếm tìm cái nôi của sự sống,
trước hết, cần phải hiểu về
nhu cầu cơ bản của mọi dạng sống.
Những hợp chất thiết yếu cho sự sống
bao gồm hydrogen, methane, nitrogen,
carbon dioxide, phosphates, và ammonia.
Để những chất này tương tác
và phản ứng được với nhau,
cần có dung môi: nước.
Và để phát triển và sinh sản,
mọi dạng sống cần năng lượng.
Các dạng sống được chia làm hai nhánh:
nhóm tự dưỡng, như thực vật,
tự sản xuất năng lượng cho chính mình,
và nhóm dị dưỡng, như động vật,
tiêu thụ sinh vật khác để lấy năng lượng.
Không có sinh vật khác để tiêu thụ,
những dạng sống đầu tiên
chắc chắn phải là
sinh vật tự dưỡng,
lấy năng lượng từ mặt trời
hay các gradien hóa học.
Vậy nơi nào trên Trái Đất
đáp ứng được điều đó?
Những nơi trên đất liền
hoặc gần bề mặt đại dương
có lợi thế tiếp cận
với ánh sáng mặt trời.
Nhưng vào lúc sự sống xuất hiện,
tia UV trên bề mặt Trái Đất
quá khắc nghiệt
để nó có thể tồn tại.
Một nơi khác
tránh được những bức xạ này
và cung cấp một nguồn năng lượng thay thế:
các lỗ thông thủy nhiệt
thổi qua thềm đại dương,
được bao phủ bởi hàng km nước biển
và đắm chìm hoàn toàn trong bóng tối.
Lỗ thông gió thủy nhiệt là một vết nứt
trong lớp vỏ Trái đất,
nơi nước biển thấm vào
các buồng magma
và bị đẩy trở lại ra ngoài
ở nhiệt độ cao,
cùng với một lượng lớn khoáng chất
và các hợp chất hóa học đơn giản.
Năng lượng
đặc biệt tập trung
tại các gradien hóa học dốc
trên những lỗ thông thủy nhiệt.
Một bằng chứng khác cũng
dẫn về các lỗ thông thủy nhiệt:
Tổ tiên chung gần nhất của sự sống,
gọi tắt là LUCA.
LUCA không phải là dạng sống đầu tiên,
nhưng là dấu vết
mà ta có thể lần theo được xa nhất.
Thậm chí, ta còn không biết
LUCA, thực sự, trông như thế nào—
không có hóa thạch LUCA,
không có LUCA còn tồn tại đến ngày nay—
thay vào đó,
các nhà khoa học xác định được gen
được tìm thấy
ở nhiều loài sinh vật
trên cả ba dạng lớn
của sự sống ngày nay.
Vì các loài và dạng sống
đều có chung những gen này,
chúng chắc hẳn
phải bắt nguồn từ cùng một tổ tiên.
Những gen chung này cho ta biết
LUCA đã sống
trong một môi trường nóng và không có oxy
và lấy năng lượng
từ các gradien hóa học
như trên các lỗ thông thủy nhiệt.
Có hai loại lỗ thông thủy nhiệt:
lỗ khí đen và lỗ khí trắng.
Những lỗ khí đen giải phóng
nước có tính axit, giàu carbon dioxide,
được nung nóng đến hàng trăm độ
giàu lưu huỳnh, sắt, đồng,
và các chất thiết yếu cho sự sống.
Nhưng hiện các nhà khoa học tin rằng
nó quá nóng cho LUCA—
nên ứng cử viên sáng giá nhất
cho cái nôi của sự sống là lỗ khí trắng.
Trong những lỗ khí trắng,
một khu vực các lỗ thông thủy nhiệt
trên dãy núi giữa Đại Tây Dương,
được gọi là Lost City
đã trở thành ứng viên sáng giá nhất
cho cái nôi của sự sống.
Nước biển ở đây có tính kiềm rất cao
và thiếu carbon dioxide,
nhưng rất giàu mêtan
và có nhiệt độ dễ chịu hơn.
Những lỗ khí đen liền kề có thể
đã đóng góp carbon dioxide
cần để sự sống
phát triển ở Lost City,
cho nó mọi sự hỗ trợ
để có được dạng sống đầu tiên
mà sau đó,
đã phát triển một cách đáng kinh ngạc
thành sự sống đa dạng
trên Trái Đất ngày nay.