Nước cho sự sống cần hay không?

Một con tàu bị đắm trên biển, đoàn người đi lạc trong sa mạc, thứ nước duy nhất mà những người này có thể kiếm được là... nước tiểu của chính họ. Và đôi khi những người tuyệt vọng phải uống thứ nước khó chịu đó để thoả mãn cơn khát cực độ. Trong nhiều trường hợp, nhờ vậy mà họ sống sót. Chúng ta thường cho rằng, nước tiểu chỉ giúp thoả mãn cơn khát một cách giả tạo, thực tế thì nó gần như chẳng có ý nghĩa gì đối với sự tồn tại. Nhưng có lẽ quan điểm này cần được xem xét lại.

Nước ngọt là thứ không thể thay thế trong cuộc sống? Nó có thể được thay thế bằng các chất lỏng khác, như nước tiểu chẳng hạn. Những nghiên cứu trong lĩnh vực này đang đưa chúng ta đến một lý giải hoàn toàn khác về sự sống trên trái đất và trong cả vũ trụ bao la. Có thể sự sống sẽ xuất hiện và tồn tại ở những nơi hoàn toàn không có nước!

Nước có thể được thay thế bằng... amoniac!

Năm 1962, một người đàn ông tên là Robert Grossman đã tồn tại trong sa mạc mà không hề uống một giọt nước nào cả. Câu chuyện này đã được tạp chí New Yorker tường thuật một cách chi tiết. Cũng từ câu chuyện của Robert Grossman, các nhà khoa học đã quan tâm nghiên cứu xem con người và cá sinh vật khác có thể tồn tại trong môi trường không có nước.

Người ta sẽ tìm ra thứ thay thế được nước đối với sự sống? (Ảnh: 3dchem)

Ba loại nguyên tố có liên quan mật thiết đến sự sống, mà nếu thiếu một thì sự sống sẽ ngay lập tức chấm dứt. Đầu tiên là carbon, nguyên tố được xem là nền tảng của sự sống. Không chỉ có mặt trong hầu hết các cơ quan của con người, carbon còn tạo ra một bộ khung giải phẫu hoàn chỉnh để các cơ quan khác có thể đặt đúng chỗ và liên kết với nhau tạo thành một chỉnh thể hoàn thiện. Theo thống kê thì 93% lượng carbon trong cơ thể đều xuất phát từ tự nhiên, chúng ta có thể hấp thụ carbon thông qua các nguyên tố khác như oxy, hydro hay heli.

Yếu tố thứ hai là các protein và DNA. Mặc dù yếu tố này chỉ chiếm một khối lượng vô cùng nhỏ trong cơ thể, chúng lại không thể thiếu được trong quá trình tối ưu hoá hoạt động của các cơ quan khác.

Nguyên tố cuối cùng và quan trọng nhất là nước, không thể thiếu được cho sự sống. Con người có thể nhịn ăn trong vài tuần, nhưng nếu thiếu nước trong vài ngày thì sẽ chết. Nhưng sự thật thì nước đóng vai trò như thế nào đối với sự sống?

Điều đầu tiên phải khẳng định: nước không phải là một loại chất dinh dưỡng nào cả. Không nên lầm tưởng một người chết vì thiếu nước cũng đồng nghĩa với việc anh ta thiếu chất dinh dưỡng. Nước chỉ đóng vai trò của một nguyên tố có thể tạo ra môi trường để các chất dinh dưỡng có thể chuyển hoá thành năng lượng cung cấp cho cơ thể sống. Hãy thử tưởng tượng, các phân tử đường là nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu, nhưng chúng vốn tồn tại một cách độc lập, phải trải qua một thời gian “lơ lửng” trong không gian sống bên trong cơ thể, gặp và kết hợp lại với nhau, nhờ có những phân tử trung gian - thường được nhắc đến bằng cái tên enzyme - chúng mới chuyển hoá thành năng lượng. Nước là nguyên tố duy nhất bên trong cơ thể có thể tạo ra môi trường có đủ điều kiện cho các hoạt động này.

Nhưng các nghiên cứu được công bố gần đây cho thấy không phải chỉ có nước làm được nhiệm vụ này. Một vài nguyên tố khác tồn tại ở dạng lỏng cũng có thể thay thế nước, trong đó có amoniac, cồn... Theo các nhà nghiên cứu thì những biến thể của acidsulphuric sẽ thay thế nước để tạo ra môi trường thích hợp với quá trình hoà tan các chất dinh dưỡng có vai trò duy trì sự sống.

Một trong những nhà khoa học bỏ ra rất nhiều công sức để nghiên cứu lĩnh vực này là Douglas Clark - kỹ sư làm việc tại Đại học California. Sau nhiều năm nghiên cứu, Clark phát hiện ra rằng bằng kỹ thuật hiện đại, con người có thể chiết xuất enzyme từ các chất lỏng công nghiệp như acetone, diethyl, toluene, và hexan. Lượng enzyme mà Clark chiết xuất từ những chất này đã gần bằng lượng enzyme thông thường trong nước. Nếu các thí nghiệm của Clark được tiếp tục tiến hành và thành công, một chấn động lớn sẽ diễn ra trong tư duy: sự sống có thể xuất hiện và tồn tại trong điều kiện hoàn toàn không có nước. Và những biến thể của acid sulphuric trên sao Hoả là đối tượng đáng chú ý nhất trong việc nghiên cứu sự sống ngoài trái đất.

Có sự sống trên sao Hoả?

Phải chăng nước không phải là cơ sở sinh tồn trên sao Hoả và những hành tinh khác? (Ảnh: mpch-mainz)

Viking 1 và 2 là hai phi thuyền vũ trụ của con người đã từng đáp xuống bề mặt sao Hoả và tiến hành các thí nghiệm kiểm tra sự sống ở đó. Viking 1 được phóng năm 1976, và Viking 2 cũng đáp xuống sao Hoả vài tháng sau đó. Dù các kết quả được gửi về vẫn còn gây khá nhiều tranh cãi, các nhà khoa học cho rằng, những kết quả đó có thể cho chúng ta hy vọng là có sinh vật sống tồn tại trên sao Hoả.

Bằng phương pháp carbon 14, hai con tàu đã thu được một lượng nhỏ đồng vị carbon trên những mẫu đất sao Hoả và còn phát hiện những vi khuẩn tồn tại trên bề mặt sao Hoả. Theo Dirk Schulze-Makuch - nhà nghiên cứu tại Đại học Washington thì những vi khuẩn này chỉ có thể tồn tại bằng cách lấy năng lượng từ hợp chất giữa hydrogen peroxide (H₂O₂) và nước. Giải thích cho lý do tại sao vi khuẩn trên trái đất lại “không biết” cách tổng hợp, Schulze-Makuch cho rằng hydrogen peroxide trên sao Hoả không giống với chất này khi nó tồn tại trên trái đất.

Mặc dù những phát hiện của tàu Viking là rất khả quan cho khả năng tồn tại sự sống trên sao Hoả, nhưng vẫn còn rất nhiều ý kiến tranh cãi về phát hiện này. Một số người cho rằng những vi khuẩn tìm thấy chỉ đơn giản là có nguồn gốc từ chính ngay con tàu.

Thảm hoạ từ DNA

Những vấn đề của tàu Viking dù chưa được sự nhất trí cao từ các nhà khoa học, nhưng nó vẫn còn dễ giải quyết hơn khó khăn xuất phát từ các nghiên cứu về sự biến đổi DNA. Chúng ta biết rằng, nước là một nguyên tố không hoà tan mỡ, cho dù ở bất cứ nhiệt độ, áp suất hoặc điều kiện đặc biệt nào khác, các phân tử nước và mỡ vẫn tồn tại hoàn toàn độc lập với nhau. Điều này giúp cho các chuỗi DNA không bị dính mỡ và cấu trúc của nó vẫn được giữ nguyên sau quá trình chuyển hoá năng lượng.

Nhưng đối với các nguyên tố tồn tại ở dạng chất lỏng khác thì lại hoàn toàn khác. Cồn, Etan và các nguyên tố khác đều có khả năng hoà tan mỡ ở những mức độ khác nhau. Trong khi tham gia vào quá trình chuyển hoá, những chuỗi DNA sẽ dễ dàng bị dính mỡ do không được bảo vệ bởi bức tường nước. Và cấu trúc của những chuỗi DNA dính mỡ này chắc chắn sẽ thay đổi. Kết quả của sự thay đổi này là hiện tượng đột biến gien mà chúng ta vẫn thường gặp trong cuộc sống. Nếu không thể giải quyết được vấn đề này, khả năng về một sự sống tách hoàn toàn khỏi môi trường nước sẽ là câu hỏi không có câu trả lời hoàn chỉnh.

Tuấn Dũng