Tạo ra sự sống nhân tạo từ 473 gen: bước tiến vĩ đại của con người

Đây là một bước tiến vĩ đại của ngành sinh học, cung cấp thêm hiểu biết về những bí ẩn trong lịch sử tiến hóa, đồng thời mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các thế hệ vi sinh mới, làm thuốc chữa bệnh, nhiên liệu và rất nhiều lĩnh vực khác trong tương lai.

Để so sánh, cơ thể con người và ruồi giấm có hơn 20.000 gen. Do đó, phát hiện này là một bước ngoặt quan trọng trong sự hiểu biết của nhân loại về sinh học. Nó có thể làm sáng tỏ những câu chuyện bí ẩn về sự tiến hóa của sự sống, trong các đại dương nguyên thủy từ hơn 3 tỷ năm trước. Nó có thể cung cấp cơ sở cho sự hình thành của một thế hệ sinh vật mới, được thiết kế đặc biệt nhằm phục vụ trong sản xuất kháng sinh, nhiên liệu mới và các loại thuốc mới. Không những thế, ứng dụng của nó còn nhân rộng đến nhiều lĩnh vực khác, bao gồm y tế, năng lượng và chống biến đổi khí hậu.

Loại sinh vật mới tạo ra trong phòng thí nghiệm, được các nhà khoa học gọi là JCVI Syn3.0 chỉ có 473 gen. Trong số này, có 149 gen không rõ chức năng. Được biết, cứ mỗi 3 giờ, kích thước của nó tăng gấp đôi trong đĩa thí nghiệm. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science, do nhà sinh vật học J. Craig Venter, chủ tịch viện nghiên cứu J. Craig Venter Institute (Maryland, Hoa Kỳ) dẫn đầu. Để dễ hiểu, Venter ví quá trình xác định gen thiết yếu cũng như các gen không thật sự cần thiết, giống như việc bạn cố gắng tháo gỡ một chiếc Boeing 777 xem nó hoạt động như thế nào. “Bạn có thể tháo bỏ các động cơ từ cánh phải, và nhận thấy nó có thể bay và hạ cánh”, ông nói trong một phỏng vấn. “Bạn sẽ không nhận thấy thứ đó cần thiết”, cho đến khi động cơ bên cánh trái cũng bị loại bỏ.

Craig Venter được xem là người dám ’thách thức Thượng đế’ khi thay Ngài tạo ra sự sống nhân tạo.​

Để thu được kết quả mới này, nhóm của Venter đã không tạo ra sự sống ngay từ đầu. Thay vào đó, họ đã tiến hành chọn lọc gen từ một sinh vật hiện có, như một bước tiến mới sau những gì họ từng thực hiện, trong một nghiên cứu được xuất bản trên tạp chí Science vào năm 2010. Lúc bấy giờ, Venter và nhóm của mình đã tổng hợp các nhiễm sắc thể trong một loại vi khuẩn gọi là Mycoplasma mycoides. Sau đó, họ thay thế DNA của vi khuẩn Mycoplasma capricolum, với gen nhân tạo được thiết kế trên máy tính, từ đó tạo ra loại vi khuẩn mới, khi ấy được đặt là JCVI-syn1.0. Thời điểm đó, nó được xem là đoạn DNA lớn nhất từng được tổng hợp, và cũng là lần đầu tiên tạo ra DNA được tổng hợp một cách chính xác, đủ để thay thế DNA gốc của tế bào.

Bước tiếp theo là xác định số lượng tối thiểu các gen cần thiết cho sự sống và sao chép. Để làm được điều đó, các nhà nghiên cứu lần lượt cắt bỏ các gen từ Syn 1.0, bằng cách sử dụng kiến thức có được khi đó, về những gen được cho là cần thiết cho sự sống. Họ đã tạo ra 2 bộ gen mới nhờ phương pháp này. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu thất bại khi cấy chúng vào tế bào Mycoplasma capricolum.

Ở những nỗ lực tiếp theo, nhóm nhà khoa học chia 901 gen của Syn 1.0 vào 8 phần, và bắt đầu loại bỏ từng phần trước khi ráp các DNA lại với nhau và cấy nó vào một tế bào. Nếu tế bào chết, họ đã loại bỏ một thứ gì đó rất quan trọng. Cách tiếp cận thực nghiệm này cuối cùng đưa đến sự ra đời của Syn 2.0, một loại vi khuẩn chứa gen ít hơn bất kỳ sinh vật độc lập nào. Và giờ đây là Syn 3.0, với lượng gen thậm còn ít hơn.

"Điều này khá khó tin”, Brett Baker - giáo sư tại Đại học Texas, Austin, người không tham gia vào nghiên cứu, bày tỏ. “Họ đang lập danh mục tất cả các gen và tìm ra đâu trong số chúng cần thiết cho sự sống, và đó thật tuyệt vời”. Baker cho rằng những gen thiết yếu với chức năng chưa biết, chính là mục tiêu hàng đầu cho các nghiên cứu trong tương lai. Syn 3.0 rõ ràng là một “bước tiến lớn” kể từ khi nghiên cứu đầu được xuất bản vào 2010, theo Christopher Voigt, một giáo sư về kỹ thuật sinh học tại Viện Công nghệ Massachusetts. Trong khi những người khác đã từng tạo ra bộ gen tối thiểu trong quá khứ, và phương pháp kỹ thuật cũng không phải là mới, nhưng cách mà nhóm của Venter tổng hợp lại các DNA của tế bào được xem là đơn giản nhưng lại hoàn toàn khả thi.

Sau kết quả mới được công bố, hay nói đúng hơn là sau khi thành quả của nghiên cứu năm 2010 được tiết lộ, không ít người trong cộng đồng khoa học đã tỏ ra lo lắng về loại tế bào nhân tạo này. Họ cho rằng khi con người đã có thể tạo ra sự sống trong phòng thí nghiệm, phải chăng chúng ta đã làm thay luôn công việc của các đấng tạo hóa? Và khi đó, chuyện gì sẽ xảy ra tiếp theo? Alistair Elfick - kỹ sư sinh học tại trường Đại học Edinburgh (Anh) cho biết: “Tìm được rất nhiều gen mà không xác định được chứng năng của chúng thật sự là điều đáng lo ngại. Nhưng cũng rất thú vị bởi nó khiến cho chúng ta biết vẫn còn nhiều thứ để tìm hiểu. Nó giống như 'vật chất tối' của sinh học và chúng ta cũng không nên quá lo lắng về chúng”.

Theo Tinhte.vn