Ở kì trước, các nhà khoa học đã đưa ra bằng chứng chứng minh không có cơ chế phù hợp để tạo ra “súp nguyên thuỷ”, cũng như không tồn tại tiến hoá hoá học trong nước. Điều này bác bỏ giả thiết sự sống bắt nguồn từ các phản ứng hoá học tạo hợp chất hữu cơ trên Trái Đất vào thời kì sơ khai. Không chỉ dừng lại ở đó, thuyết tiến hoá của Darwin còn ẩn chứa nhiều “lỗ hổng” khác.
Vấn đề 2: Phản ứng hóa học ngẫu nhiên không thể giải thích nguồn gốc của mã di truyền
Hãy giả định lần nữa, rằng một vùng vật chất nguyên thủy chứa các khối sự sống đã tồn tại trên Trái đất sơ khai từ trước đó, và bằng cách nào đó nó đã hình thành protein và các phân tử hữu cơ phức tạp khác. Các nhà lý thuyết về nguồn gốc sự sống tin rằng bước tiếp theo để xuất hiện sự sống là – hoàn toàn ngẫu nhiên – ngày càng có nhiều phân tử phức tạp hình thành cho đến khi một số bắt đầu tự sao chép. Từ đó, họ tin vào lý thuyết chọn lọc tự nhiên của Darwin, những phân tử có khả năng tạo bản sao tốt hơn sẽ được ưu tiên phát triển. Cuối cùng, các phân tử này sẽ trở thành bộ máy phức tạp – đó là mã di truyền ngày nay – để tồn tại và sinh sản.
Các nhà lý thuyết hiện đại giải thích về quá trình phát triển từ các hóa chất trơ không sống đến các hệ thống phân tử tự sao chép đã diễn ra thế nào? Giả thuyết nổi bật nhất về nguồn gốc sự sống đầu tiên được gọi là “thế giới RNA”. Trong các tế bào sống, thông tin di truyền được thực hiện bởi DNA và hầu hết các chức năng của tế bào được thực hiện bởi protein. Tuy nhiên, RNA có khả năng thực hiện cả hai việc là mang thông tin di truyền và xúc tác một số phản ứng sinh hóa. Do vậy, một số nhà lý thuyết cho rằng sự sống đầu tiên có thể đã sử dụng một mình RNA để thực hiện tất cả các chức năng này.
Nhưng giả thuyết này có rất nhiều vấn đề.
Thứ nhất, các phân tử RNA đầu tiên sẽ phải sinh ra bởi các quá trình hóa học phi sinh học ngẫu nhiên. Nhưng RNA không được tổ hợp thành mà không có sự giúp đỡ của một nhà hóa học chuyên ngành thí nghiệm thực hiện các quy trình nghiêm ngặt. Nhà hóa học Robert Shapiro của Đại học New York đã phê phán những người cố gắng tạo ra RNA trong phòng thí nghiệm, nói rằng: “Lỗ hổng nằm ở logic – rằng các nhà nghiên cứu thực hiện thử nghiệm trong phòng thí nghiệm hiện đại lại có thể phù hợp với điều kiện ở thời kỳ Trái đất sơ khai?”.
Thứ hai, trong khi RNA đã được cho là thực hiện nhiều vai trò trong tế bào, không có bằng chứng nào cho thấy nó có thể thực hiện tất cả các chức năng tế bào mà các protein đang thực hiện hiện nay.
Thứ ba, giả thuyết “thế giới RNA” không giải thích nguồn gốc của thông tin di truyền.
Những người biện hộ cho thế giới RNA cho rằng nếu sự sống tự sao chép đầu tiên dựa trên RNA, thì nó sẽ cần một phân tử có chiều dài từ 200 đến 300 nucleotit. Tuy nhiên, không có định luật hóa học hoặc vật lý nào quy định thứ tự của các nucleotit đó. Để giải thích thứ tự các nucleotit trong phân tử RNA tự sao chép đầu tiên, các nhà duy vật đã tin tưởng vào một cơ hội cực kỳ mong manh. Đó là, để 250 nucleotit ngẫu nhiên được sắp xếp trong một phân tử RNA thì tỷ lệ xảy ra được xác định là khoảng 1 trên 10150 – sự kiện chỉ có thể xảy ra vượt ngoài biên giới và trong thuở sơ khai của lịch sử vũ trụ. Shapiro đặt vấn đề như sau:
“Sự xuất hiện đột ngột của một phân tử tự sao chép như RNA là không thể thực hiện được. Xác suất xảy ra là vô cùng nhỏ, nhỏ đến mức hầu như không thể, mà dù xảy ra một lần tại một nơi nào đó trong lịch sử vũ trụ hữu hình này sẽ được coi là một sự may mắn vô cùng hiếm hoi”.
Thứ tư – và cơ bản nhất – giả thuyết thế giới RNA không giải thích được nguồn gốc của chính mã di truyền. Để phát triển thành sự sống dựa trên DNA/protein như ngày nay, thế giới RNA cần phải có khả năng chuyển đổi thông tin di truyền thành protein. Tuy nhiên, quá trình phiên mã và dịch mã này đòi hỏi một sự phù hợp chính xác của các protein và máy phân tử – bản thân chúng được mã hóa bởi thông tin di truyền. Điều này đặt ra vấn đề “quả trứng – con gà”, trong đó các enzyme thiết yếu và máy phân tử thực hiện chính nhiệm vụ tạo ra chúng.
Con gà và đĩa DVD
Để hiểu vấn đề này, hãy xem xét nguồn gốc của đĩa DVD và đầu phát DVD đầu tiên. Đĩa DVD chứa thông tin, nhưng không có đầu DVD để đọc đĩa, xử lý thông tin và chuyển đổi nó thành hình ảnh và âm thanh, đĩa sẽ vô dụng. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu các thiết kế chế tạo đầu DVD đầu tiên được mã hóa trên chính đĩa DVD đó? Bạn không thể đọc đĩa DVD để biết cách chế tạo đầu DVD. Vậy đĩa DVD và đầu DVD đầu tiên được sản xuất thế nào? Câu trả lời rõ ràng là: một quy trình – thiết kế thông minh – được yêu cầu để sản xuất cả đĩa và đầu phát đĩa cùng một lúc.
Trong các tế bào sống, các phân tử mang thông tin (ví dụ: DNA hoặc RNA) giống như đĩa DVD và bộ máy tế bào đọc thông tin đó và chuyển đổi nó thành protein giống như đầu DVD. Tương tự như đối với DVD, thông tin di truyền không bao giờ có thể được chuyển đổi thành protein nếu không có máy móc phù hợp. Trong các tế bào, các máy cần thiết để xử lý thông tin di truyền của RNA hoặc DNA được mã hóa bởi chính các phân tử di truyền đó – chúng trực tiếp thực hiện nhiệm vụ tạo ra chúng.
Hệ thống này không thể tồn tại trừ khi cả thông tin di truyền và máy phiên mã/dịch thuật đều có mặt cùng một lúc và trừ khi cả hai đều nói cùng một ngôn ngữ. Nhà sinh vật học Frank Salisbury đã giải thích vấn đề này trong một bài báo của Tạp chí American Biology Teacher không lâu sau khi hoạt động của mã di truyền được phát hiện lần đầu tiên như sau:
“Thật tuyệt vời khi nói về việc sao chép các phân tử DNA phát sinh trong một biển vật chất súp nguyên thủy, nhưng trong các tế bào hiện đại, sự sao chép này đòi hỏi sự có mặt của các enzyme phù hợp. Liên kết giữa DNA và enzyme là một hệ thống cực kỳ phức tạp, bao gồm RNA và một enzyme để tổng hợp thành một mẫu DNA; ribosome – một phức hợp của RNA và protein; enzyme để kích hoạt các axit amin; và chuyển hóa thành các phân tử RNA. Vậy làm thế nào, trong trường hợp không có enzyme, sự lựa chọn ngẫu nhiên có thể tác động lên DNA và tất cả các cơ chế để sao chép nó? Thậm chí đòi hỏi tất cả mọi thứ phải xảy ra cùng một lúc: toàn bộ hệ thống phải ra đời như một tổng thể, hoặc không nó sẽ vô giá trị. Sẽ có những câu trả lời để chúng ta thoát khỏi tình trạng khó xử này, nhưng tôi không thấy chúng vào lúc này”.
Mặc dù qua nhiều thập kỷ làm việc, các nhà lý thuyết nguồn gốc sự sống vẫn không thể giải thích được hệ thống này phát sinh như thế nào. Năm 2007, nhà hóa học của trường Harvard – George Whitesides đã được trao Huân chương Priestley, giải thưởng cao nhất của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ. Trong bài phát biểu nhận giải, ông đã đưa ra phân tích rõ ràng, được in lại trên tạp chí đáng kính, Chemical and Engineering News:
“‘Nguồn gốc của sự sống’, vấn đề này là một trong những vấn đề lớn trong khoa học. Dường như sự sống và chúng ta đều được sắp đặt trong vũ trụ. Hầu hết các nhà hóa học, cũng như tôi, tin tưởng rằng sự sống xuất hiện một cách tự phát từ hỗn hợp các phân tử trong Trái đất tiền sinh học. Nhưng như thế nào? Thật sự thì tôi không có ý tưởng nào để giải thích cho luận điểm đó cả”.
Tương tự, một bài báo trong Cell Biology International kết luận: “Cần có những cách tiếp cận mới để điều tra nguồn gốc của mã di truyền. Bằng sự cưỡng ép của nền khoa học cũ thì sẽ không bao giờ giải thích được nguồn gốc của sự sống”. Các nhà khoa học cần phải thay đổi tư duy và sẵn sàng xem xét, nghiên cứu các giải thích khoa học theo hướng như Thiết kế thông minh.
Nhưng có một lỗ hổng nghiêm trọng hơn nhiều trong các lý thuyết về tiến hóa hóa học và tiến hóa sinh học của Darwin. Đó là vấn đề không chỉ liên quan đến khả năng xử lý thông tin di truyền thông qua mã di truyền, mà nguồn gốc của chính thông tin đó cũng còn đang bỏ ngỏ.
Như vậy các nhà nghiên cứu khoa học có thể xem xét nghiên cứu theo hướng: Trái đất và tất cả các loài sinh sống trên Trái đất ra đời cùng một lúc trong vũ trụ này, tương tự như đĩa DVD và đầu DVD hay Con gà và Quả trứng cũng phải được tạo ra cùng một lúc vậy.
Theo “Mười vấn đề lớn về khoa học của Thuyết tiến hóa” của Casey Luskin