Toggle navigation
Người đàn ông này đã "thách thức Chúa trời" khi tạo ra sinh vật sống đầu tiên mà không cần sinh sản
31/03/2016 | 06:49 GMT+7
Chia sẻ :
Phát kiến này có thể coi như gầm bệ của một nền khoa học trong tương lai, khi mà con người có thể tạo ra sự sống, theo ý muốn của mình.

Syn3.0, một vi khuẩn nhân tạo mới đây đã được nhà sinh vật học J. Craig Venter tạo ra với kích thước nhỏ hơn bất cứ thứ sinh vật sống nào con người có thể tìm thấy trong tự nhiên. Các nhà sinh vật học tin rằng phát kiến này sẽ giúp con người hiểu rõ hơn bản chất của sự sống cũng như thúc đẩy quá trình tạo ra sự sống một cách nhân tạo.

Syn3.0, một bộ gen được xây dựng bởi viện nghiên cứu J. Craig Venter với chỉ 473 gen, là sinh vật tối giản nhất có khả năng tồn tại và sinh sản cho tới nay.

J. Craig Venter.

J. Craig Venter.

Nghe thì có vẻ xa xôi so với cuộc sống của con người nhưng việc tạo ra syn3.0 có nhiều ý nghĩa. Từ đây, các nhà sinh vật học tiến hóa có thể nghiên cứu và hiểu được cơ chế phức tạp mà các sinh vật phát triển từ những thể đơn giản ban đầu, hiểu được "lõi" của sự sống và phân loại được các loại gen cơ bản.

Việc tạo ra syn3.0 cũng là một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực non trẻ của sinh học nhân tạo và nỗ lực xây dựng các sinh vật nhân tạo. Các nhà nghiên cứu có thể sử dụng syn3.0 như là một mẫu cơ bản để xây dựng các sinh vật mới lạ với các chức năng chưa từng thấy trong thiên nhiên, bao gồm cả vi khuẩn có thể ăn nhựa và chất thải, vi sinh vật có chức năng giống như các loại thuốc bên trong cơ thể, và nhiên liệu sinh học bao gồm các hợp chất hữu cơ. Thậm chí xa xôi hơn, việc này có thể giúp các nhà vũ trụ học dự đoán những dạng sống khác có thể đang tồn tại ngoài vũ trụ.

Dự án này, dẫn đầu bởi nhà sinh học nhân tạo Craig Venter và vi trùng học Clyde Hutchison từ cách đây gần 20 năm. Vào thời điểm đó, các nhà sinh học bắt đầu suy đoán về một bộ gen tối thiểu (HMG) cho các tế bào và các sinh vật đơn giản. Năm 1995 giả thuyết đã được đưa ra rằng một bộ gen của tế bào vi khuẩn tối thiểu sẽ bao gồm 256 gen. Venter và những người bạn đã quyết định để kiểm tra giả định đó.

Đội nghiên cứu của Craig Venter.

Đội nghiên cứu của Craig Venter.

Như Venter đã giải thích trong một cuộc họp báo, "Cách duy nhất để hiểu các bộ gen tối thiểu là thực sự tổng hợp một bộ gen." Sáu năm trước, nhóm nghiên cứu của ông hoàn thành mục tiêu đó khi thiết kế, xây dựng, và tạo ra một tế bào vi khuẩn có khả năng tự sao chép, từ vi khuẩn Mycoplasma mycoides.

Vào thời điểm đó, Venter đã mô tả nó như là "sinh vật đầu tiên ... có cha mẹ là một máy tính". Các thí nghiệm đã chứng minh rằng một hệ gien có thể được thiết kế trong một máy tính, sau đó được tạo ra bằng hóa chất trong phòng thí nghiệm rồi cấy vào một tế bào tiếp nhận, rồi từ đó, hệ gen có khả tự sao chép để tăng trưởng.

Bước tiếp theo là phân tích M. mycoides thành các thành phần cơ bản. Việc này đã khiến nhóm của Venter mất tới 4 năm để hoàn thành.

Các nhà nghiên cứu xây dựng tế bào tổng hợp từ 8 phân đoạn gen, mỗi đoạn trong số đó có thể được kiểm tra độc lập trong một bộ gen mà không ảnh hưởng tới 7 phần đã hoàn thành.

Nhóm nghiên cứu phân loại gen thành các loại thiết yếu, gần như cần thiết (ví dụ gen cần thiết cho sự tăng trưởng, nhưng không hoàn toàn cần thiết cho cuộc sống), hoặc không cần thiết, rồi thành lập các quy tắc cho việc loại bỏ các gen từ bộ gen mà không làm ảnh hưởng tới các gen còn lại.

Để tối giản bộ gen, các nhà nghiên cứu đã "phá" bớt các gen bằng cách đưa vào những chuỗi gen lạ. Quá trình này lặp lại nhiều lần, cho tới khi bộ gen chỉ còn giữ lại những gen thực sự cần thiết.

Các nhà nghiên cứu cuối cùng đã đưa ra một tế bào tự tái tạo mới. Trong số 473 gen của syn3.0, có 438 gen mã hóa protein và 35 gen mã hóa chú thích RNA. Nhóm nghiên cứu đã xóa 428 gen kể từ lúc bắt đầu quá trình. Để so sánh, cơ thể một con ruồi giấm có tới hơn 20.000 gen.

Syn3.0.

Syn3.0.

Tuy nhiên việc loại bỏ một số gen được phân loại là "không cần thiết" gây ra các vấn đề không lường trước được. Một số gen phải được giữ lại trong bộ gen tối thiểu, mặc dù không có chức năng được biết đến hoặc rõ ràng. Tổng cộng, các nhà nghiên cứu không thể xác định các chức năng của 149 gen, đó là gần một phần ba toàn bộ hệ gen.

Dựa trên các gen tương tự ở các sinh vật khác, các nhà nghiên cứu nghi ngờ rằng những gen này có cái gì để làm với các mã hóa của protein phổ quát. Nhưng họ không hoàn toàn chắc chắn.

Giai đoạn tiếp theo của dự án, việc tìm hiểu 149 gen kia được Venter cho rằng mang lại rất nhiều hiểu biết và mở ra nhiều "cánh cửa" cho khoa học, vì sự sống hoạt động như một giàn nhạc giao hưởng chứ không phải là những cái máy phát nhạc riêng rẽ. Đôi khi chúng ta sẽ không thể phát hiện được sự thiết yếu của một gen, cho tới khi phá hủy nó khỏi bộ gen.

Ngoài một số gen không rõ chức năng, các nhà nghiên cứu cũng đã phải giữ lại một số lượng đáng kể của các gen gần thiết yếu, cần thiết cho sự tăng trưởng mạnh mẽ, nhưng không cần thiết cho các chức năng cơ bản của cuộc sống.

Tỷ lệ các loại gen trong bộ gen syn3.0. Trong 473 gen có 17% không có chức năng rõ ràng.

Tỷ lệ các loại gen trong bộ gen syn3.0. Trong 473 gen có 17% không có chức năng rõ ràng.

Về mặt kỹ thuật, bộ gen có thể đã được rút gọn hơn nữa, nhưng sự tăng trưởng của tế bào sẽ chậm lại và sẽ làm cho các tế bào vô dụng đối với thí nghiệm khoa học. Điều này cho thấy, trong quá trình thu nhỏ, có một sự cân bằng giữa kích thước bộ gen và tốc độ tăng trưởng.

Syn3.0 là một bộ gen tối thiểu của vi khuẩn M. mycoides trong điều kiện phòng thí nghiệm lý tưởng. Bên ngoài điều kiện này, syn3.0 không thể tồn tại do các đặc điểm giúp thích nghi với môi trường của nó đã bị các nhà khoa học loại bỏ.

Ở mức độ nào đó, tâm điểm của thí nghiệm là tạo ra một bộ gen cơ bản mà các nhà khoa học có thể sử dụng để nghiên cứu sự sống, và để sử dụng như một "khung" khi thêm các gen mới.

Về lý thuyết, syn3.0 có thể được sử dụng để xây dựng hầu như bất kỳ loại tế bào nào với các đặc tính được tùy chỉnh. Là đồng tác giả, Dan Gibson giải thích, tầm nhìn dài hạn là "để thiết kế và xây dựng các sinh vật tổng hợp theo yêu cầu," và để "thêm chức năng và dự đoán kết quả." Ông nói rằng nó có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp, bao gồm cả y học, hóa sinh , nhiên liệu sinh học, dinh dưỡng, và nông nghiệp.

Venter và các đồng nghiệp của ông đang đùa giỡn với ý tưởng phát động một cuộc thi để xem ai có thể đưa bộ gen tối thiểu với nhiều chức năng và có những đặc điểm sáng tạo nhất. Trong khi đó, họ được nộp bằng sáng chế, cả về syn3.0 và quá trình sử dụng để tạo ra nó.

Theo Tri Thức Trẻ

Chia sẻ :
CÁC TIN KHÁC
Gửi thảo luận trên Facebook