logo

Thông báo

Icon
Error

Chia sẻ
Tùy chọn
Xem
Xem bài viết cuối
Offline admin  
#1 Đã gửi : 26/09/2019 lúc 10:40:57(UTC)
admin

Danh hiệu: Administration

Chức danh:

Nhóm: Administrators
Gia nhập: 23-07-2013(UTC)
Bài viết: 6,094
Man
Viet Nam
Đến từ: Vietnam

Cảm ơn: 10 lần
Được cảm ơn: 2 lần trong 2 bài viết

Người rung chuyển cây sự sống của Darwin

Nhà vi trùng học Carl Woese đã thay đổi căn bản cách chúng ta suy nghĩ về sự tiến hóa và nguồn gốc của sự sống.

ribosom

Archaea, một dạng sinh vật nguyên thủy, cổ xưa. Là sinh vật đơn bào có cấu trúc đơn giản, không có nhân tế bào.

 

Ngày 3 tháng 11 năm 1977, cả thế giới sững sờ trước một thông tin mang tính cách mạng trong khoa học. Trên trang nhất của tờ Thời báo New York ngày hôm đó có tiêu đề: “Các nhà khoa học đã khám phá ra một dạng sự sống tồn tại trước các sinh vật bậc cao”. Đi kèm là bức ảnh của một người đàn ông tên là Carl R. Woese, một nhà vi trùng học tại Đại học Illinois ở Urbana. Bài báo do phóng viên kỳ cựu Richard D. Lyons viết:

“Các nhà khoa học chuyên nghiên cứu sự tiến hóa của các sinh vật nguyên thủy đã báo cáo sự tồn tại của một dạng sống riêng biệt khó tìm thấy trong tự nhiên. Họ mô tả nó như một “thế giới thứ ba” của sinh vật sống, bao gồm những tế bào tổ tiên không cần oxy, hấp thụ carbonic và tạo ra mê-tan.

Dạng sự sống tách biệt nói trên được biết đến dưới cái tên “archaea”, phản ánh việc những sinh vật này rất nguyên thủy, rất cổ xưa. Chúng là những sinh vật đơn bào có cấu trúc đơn giản, không có nhân tế bào. Thông qua kính hiển vi, chúng trông giống như vi khuẩn và có thể đã bị nhầm lẫn với vi khuẩn bởi tất cả các nhà vi trùng học trước đó. Chúng sống trong môi trường khắc nghiệt, ví dụ như suối nước nóng, hồ nước mặn, nước thải - và một số có thói quen trao đổi chất bất thường: chúng có thể chuyển hóa mà không cần oxy và tạo ra khí mê-tan.

Nhưng những sinh vật cổ này (hay còn gọi là archaea) hoàn toàn không hề giống vi khuẩn, nếu bạn nhìn vào DNA của chúng (và đó chính là những gì Woese đã làm dù một cách gián tiếp). Chúng nằm trong một “vương quốc thứ ba” bởi chúng không hề phù hợp với cả hai vương quốc còn lại: “vương quốc” của vi khuẩn và “vương quốc” của các cá thể sống còn lại (eukarya), bao gồm động vật, thực vật, amip và nấm, và con người. 

 

“Các nhà khoa học chuyên nghiên cứu sự tiến hóa của các sinh vật nguyên thủy đã báo cáo sự tồn tại của một dạng sống riêng biệt khó tìm thấy trong tự nhiên. Họ mô tả nó như một “thế giới thứ ba” của sinh vật sống, bao gồm những tế bào tổ tiên không cần oxy, hấp thụ carbonic và tạo ra mê-tan.

 

Chính Charles Darwin đã đề xuất (đầu tiên là trong một cuốn sổ tay, và sau đó là ở cuốn “Nguồn gốc của muôn loài”), lịch sử của sự sống có thể được vẽ dưới dạng cây - với tất cả các sinh vật bắt nguồn từ một thân cây, sau đó rẽ nhánh, đi theo các dòng khác nhau giống như các cành cây chĩa ra theo nhiều hướng, và những chiếc lá thể hiện sự đa dạng của sinh vật sống. Nhưng nếu điều này là hợp lý thì cây sự sống được đưa ra vào năm 1977 có một lỗi sai: nó chỉ thể hiện hai nhánh chính mọc ra từ thân (tượng trưng cho hai vương quốc kể trên), trong khi thực ra phải có đến ba nhóm.

Woese chỉ xuất hiện trang bìa của tờ báo Times đúng trong dịp công bố phát hiện chấn động của ông, và sau đó lại chìm vào công việc trong phòng thí nghiệm ở Urbana, tránh xa sự tò mò của công chúng trong suốt 35 năm còn lại. Tuy vậy, ông vẫn được coi nhà sinh vật học quan trọng nhất của thế kỷ 20 (mà có thể bạn chưa từng biết đến). Ông đưa ra những câu hỏi sâu sắc mà các nhà khoa học khác ít khi nghĩ tới. Ông sáng tạo ra một phương pháp, mặc dù vụng về mà nguy hiểm nhưng rất hiệu quả trong việc trả lời những câu hỏi này. Và trong quá trình đó, ông đã tạo ra cả một nhánh mới của khoa học.

Tất cả bắt đầu với một gợi ý của Francis Crick, người đồng phát hiện ra cấu trúc DNA. Ông đã đề cập một cách tình cờ trong một bài báo khoa học rằng một số phân tử dài trong các sinh vật sống, bởi vì chúng được xây dựng từ nhiều đơn vị nhỏ và được mã hóa theo trình tự thay đổi dần dần theo thời gian nên rất có thể là dấu hiệu cho sự liên hệ giữa một dạng sống này và một dạng khác. Trình tự càng giống nhau, chúng càng tương đối gần hơn. Nói cách khác, so sánh các phân tử như vậy có thể tiết lộ sự phát sinh chủng loại học. Thật vậy, đây chính là nhánh mới của khoa học được gọi là phát sinh chủng loại học phân tử (một từ khá dài nhưng ý nghĩa lại đơn giản: đọc lịch sử cổ xưa của sự sống từ các chuỗi khác nhau được xây dựng trong các phân tử như vậy. Các phân tử chủ yếu trong câu hỏi là DNA, RNA và một số protein chọn lọc. Những phân tử được nghiên cứu chủ yếu là DNA, RNA và một số loại protein. Woese và phòng thí nghiệm của mình tiếp tục nghiên cứu xa hơn, và nỗ lực này đã mang đến những khám phá bất ngờ không ai có thể ngờ tới, cơ bản giúp định hình lại những gì chúng ta nghĩ về lịch sử cuộc sống, quá trình tiến hóa và các bộ phận chức năng của chúng sinh, bao gồm cả chính chúng ta.

 

Francis Crick dong phat hien ra DNA

Francis Crick, người đồng phát hiện ra DNA đã khởi xướng cho những phát hiện chấn động của Woese.

 

Woese voi mo hinh RNA

Woese với mô hình RNA tại Đại học Illinois ở Urbana. Ảnh AP

 

Woese đã biến mất đằng sau cánh cửa phòng thí nghiệm của ông, nhưng những hiểu biết và những phương pháp mà ông xây dựng, cũng như việc áp dụng chúng của những người kế cận ông, đã mang lại một trong những phát hiện đáng kinh ngạc nhất: Cây của sự sống về thực chất không phải là một cái cây: Phép ẩn dụ đó đã hoàn toàn lỗi thời, lịch sử của sự sống có những kết nối với nhau phức tạp hơn nhiều. 

 

Từ cây sự sống trong Sách Khải Huyền đến Darwin

 

Ý tưởng về một cây sự sống đã xuất hiện từ lâu trong suy nghĩ của phương Tây - ví dụ như trong Sách Khải Huyền có hình ảnh của cây sự sống dường như đại diện cho Chúa Kitô, với đầy lá và trái cây như những phước lành ban cho thế giới. Năm 1801, nhà thực vật học người Pháp Augustin Augier đã sử dụng cây như một loại biểu đồ để mang lại trật tự cho sự đa dạng của thực vật. Ông tập hợp các nhóm lớn lại với nhau trên các nhánh chính và mô tả các nhóm nhỏ như những chiếc lá ở đầu các nhánh nhỏ hơn. Đây không phải là tư duy tiến hóa; nó chỉ đơn giản là một phương pháp để quản lý dữ liệu.

Tuy nhiên cách sử dụng đơn giản mà thực dụng ấy đã thay đổi sâu sắc vào năm 1837, khi chàng trai Charles Darwin trẻ tuổi đã phác thảo cây tiến hóa đầu tiên trong một cuốn sổ tay sau khi trở về từ chuyến đi Beagle. Cái cây này chính là một giả thuyết, các nhánh của nó được dán nhãn với chữ cái, hoàn toàn không phải là các sinh vật thực sự, nhưng đối với Darwin, nó có nghĩa là: tất cả các sinh vật đã phát sinh từ một nguồn duy nhất, rồi chuyển hướng và thay đổi theo thời gian. Thời điểm đó ông chưa hề có một lý thuyết về quá trình tiến hóa - phải mãi về sau Darwin mới phát triển khái niệm về chọn lọc tự nhiên - nhưng bản phác thảo về cái cây của ông ít nhất đã cho thấy một hình ảnh về lịch sử tiến hóa và kết quả của nó. Từ đó ông có thể suy đoán ngược lại để tìm ra cơ chế hoạt động của nó.

Chính hình ảnh cái cây đó đã định hình tư duy về tiến hóa suốt thì thời kì của Darwin cho đến tận những năm cuối của thế kỉ 20, khi những phát hiện mới nối tiếp cuộc cách mạng mà Woese đã khởi xướng khiến thế giới khoa học nhận ra rằng hình dung về cây sự sống vẫn chưa đầy đủ. Một trong những ý tưởng cốt lõi của cây chính là sự phân ra thành nhánh nhỏ liên tục và nhất quán theo thời gian và tính kế thừa thẳng hàng của các loài sinh vật. Các nhánh cây không bao giờ hội tụ, không bao giờ hợp lại với nhau. Điều này phù hợp với niềm tin từ lâu rằng các gene di truyền theo chiều dọc, từ bố mẹ sang con cái, chứ không thể theo bất cứ đường nào khác. Từ khoa học của quá trình này là sự truyền gene theo chiều dọc (HGT). DINA, trái lại, có thể di chuyển theo chiều ngang giữa các “nhánh” của cây tiến hóa, vượt khỏi các rào cản và đi từ sinh vật này sang sinh vật khác. 

 

Các thế bào cấu thành cơ thể người dường như giống với các tế bào của một nhóm vi khuẩn cổ với tên gọi là Lokiarcheota, được phát hiện gần đây ở vùng biển sâu gần 11.000 ft (3.35 km) giữa Na Uy và Greenland. Khám phá đó cũng sốc không kém gì việc phát hiện ra ông cố nội của bạn không phải đến từ một tỉnh nào đó ở đất nước bạn, mà chính là từ... sao Hỏa.

 

Đó mới chỉ là hai trong số những kết quả bất ngờ nảy sinh từ công trình của Woese - sự tồn tại của archaea và sự phổ biến của di truyền ngang. Điều ngạc nhiên lớn thứ ba chính là sự tiết lộ, hay đúng hơn là một khả năng lớn, về tổ tiên cổ xưa nhất của chúng ta. Chúng ta - loài người có lẽ chính là hậu duệ của những sinh vật chỉ mới hơn 40 năm trước chúng ta còn không hề biết chúng tồn tại. Tại sao lại như vậy? Bởi vì những gì chúng ta mới biết về archaea (vi khuẩn cổ) chính là việc tất cả các loài động vật, thực vật, nấm và các sinh vật phức tạp khác được cấu tạo từ tế bào mang DNA trong nhân đều có thể là hậu duệ của chúng, và con người cũng không phải ngoại lệ. Nhánh của chúng ta (eukarya) dường như xuất phát từ nhánh vi khuẩn cổ (archaea). Các thế bào cấu thành cơ thể người dường như giống với các tế bào của một nhóm vi khuẩn cổ với tên gọi là Lokiarcheota, được phát hiện gần đây ở vùng biển sâu gần 11.000 ft (3.35 km) giữa Na Uy và Grin-len. Khám phá đó cũng sốc không kém gì việc phát hiện ra ông cố nội của bạn không phải đến từ một tỉnh nào đó ở đất nước bạn, mà chính là từ... sao Hỏa.

Vậy là chúng ta có lẽ còn nhiều điều chưa biết về nguồn gốc của chính chúng ta. Loài người là một sinh vật “tổng hợp”, là hậu duệ của một sinh vật mà cách đây không lâu các nhà khoa học còn ít hiểu biết về chúng. Có lẽ sự tiến hóa phức tạp và nhiều uẩn khúc hơn nhiều những gì chúng ta vẫn tưởng, cây sự sống rắc rối hơn, đan xen nhiều hơn là những nhánh thẳng băng tủa ra xung quanh mà chúng ta vẫn hình dung. Gene không chỉ được truyền từ đời này qua đời khác theo chiều dọc, chúng cũng có thể vượt qua các ranh giới loài, vượt qua khoảng cách rộng lớn, thậm chí giữa các “vương quốc” sinh vật khác nhau. Một số đã tạo nên chính chúng ta - dòng linh trưởng - từ các nguồn tưởng như không hề liên quan. Điều đó tương tự như di truyền thông qua truyền máu, hay một phép ẩn dụ khác được một số nhà khoa học ưa thích - sự nhiễm trùng làm thay đổi hoàn toàn danh tính của sinh vật. Họ gọi đó là di truyền truyền nhiễm (infective heredity). Những khám phá trên được công bố bắt đầu từ năm 1977, và sau đó tiếp tục gây tiếng vang trên các tạp chí khoa học hàng đầu thế giới, đáng tiếc là chúng hiếm khi đưa ra lời giải thích dành người đọc bình thường. Dù sao, chúng đã thách thức chúng ta, khiến chúng ta phải điều chỉnh những gì chúng ta biết về nguồn gốc loài người. 

 

Từ giáo sư không tên tuổi đến ý tưởng táo bạo làm thay đổi thế giới sinh học

 

Carl Woese cũng là một con người không hề dễ hiểu. Ông có một tâm hồn độc lập đầy kiêu hãnh, chú trọng sự riêng tư, ông đã bỏ qua một vài các nghi thức trong khoa học, phớt lờ sự lịch thiệp, thoải mái thể hiện ý tưởng, tập trung toàn bộ đến mức gần như ám ảnh với những dự án của ông và đưa ra những khám phá làm rung chuyển thế giới.

Vào năm 1969, ở tuổi 41, Woese chỉ là một giáo sư không có tên tuổi ở Đại học Illinois ở Urbana. Vào ngày 24 tháng 6 năm đó, ông đã viết một bức thư cho Francis Crick ở Cambridge, Anh và tiết lộ điều mà sau này sẽ làm chấn động thế giới. Ông đã gặp Crick tám năm trước trong khi đang làm việc tại phòng thí nghiệm nghiên cứu điện ở Schenectady, N.Y. Crick là một nhà khoa học được biết đến như người đồng khám phá cấu trúc DNA với James Watson, đáng tiếc là ông không giành được giải thưởng Nobel. Sự tương tác giữa Woese và Crick ban đầu chỉ như những trao đổi bình thường qua thư, nhưng đến năm 1989 họ đã đủ thân thiết để Woese có thể nói về những vấn đề cá nhân hơn và thậm chí kêu gọi sự ủng hộ (cho quyết định công bố điều ông khám phá ra). “Francis thân mến, tôi sắp đưa ra một quyết định quan trọng và gần như không thể đảo ngược”, Woese viết trong một bức thư, đồng thời hỏi ý kiến và đề nghị sự động viên tinh thần của Crick.

 

cay su song cua Darwin

Cây sự sống của Darwin từ thân cây chĩa ra hai nhánh chính, nhưng phát hiện của Woese cho thấy đáng ra phải là ba nhánh. Ảnh: Behance

 

Điều Woese muốn chính là việc làm sáng tỏ quá trình dẫn đến nguồn gốc của những tế bào đơn giản nhất - những tế bào mà các nhà vi sinh vật học gọi là prokaryote (nghĩa là vi khuẩn theo hàm ý của họ). Eukaryote bao gồm nhóm sinh vật lớn còn lại, và tất cả các dạng sự sống tế bào (tức là không bao gồm virus. Mặc dù vi khuẩn vẫn hiện diện phổ biến và thống trị nhiều nơi trên thế giới, tới tận năm 1969 chúng vẫn được coi như dạng vật thể sống gần nhất với những sinh vật cổ xưa nhất. Tìm ra nguồn gốc của chúng có nghĩa là sự am hiểu về tiến hóa của chúng ta phải mở rộng cho đến hàng tỷ năm trước... từ lúc tế bào sống mới chỉ bắt đầu hình thành từ một cái gì đó mà đến chính chúng ta cũng không chắc.

Để tìm hiểu những gì đã xảy ra một tỷ năm về trước quả là không đơn giản, nhưng Woese là một con người đầy tham vọng. Có một khả năng, dù không chắc chắn, rằng chúng ta có thể đạt được điều đó thông qua việc nhìn vào "hồ sơ hóa thạch bên trong tế bào", hay nói cách khác thông qua việc đi tìm bằng chứng của những phân tử dài, trình tự theo chiều dọc của cấu trúc DNA, RNA và protein. Việc so sánh các trình tự như vậy, hay còn gọi là các biến thể trên cùng một phần tử được quan sát thấy ở các sinh vật khác nhau, cho phép Woese suy ra “trình tự cổ xưa” của các phân tử. Và chính từ những suy luận đó, ông hy vọng sẽ có được một số hiểu biết sâu sắc về cách các sinh vật tiến hóa trong quá khứ. Đó chính là “phát sinh chủng học phân tử”, dù rằng vẫn chưa sử dụng cụm từ đó, và ông hi vọng kỹ thuật này sẽ giúp ông tiếp cận với ít nhất ba tỷ năm về trước.

Tuy nhiên phần tử nào sẽ nói lên nhiều nhất về “quá khứ” của các sinh vật? Phần tử nào sẽ là đại diện cho “bản hóa thạch bên trong” tốt nhất của các tế bào sống? 

 

Ribosome - nơi cất giữ câu trả lời

 

Woese đã luôn nghĩ đến một bộ máy phần tử nhỏ xíu và quen thuộc với tất cả các dạng sống tế bào: Ribosome. Gần như tất cả các tế bào đều chứa ribosome, kể cả các hạt tiêu trong món súp của bạn, và chúng luôn bận rộn với việc tổng hợp protein. Huyết sắc tố (Hemoglobin) là một ví dụ điển hình. Protein này có một nhiệm vụ quan trọng là vận chuyển oxy bằng đường máu của các động vật có xương sống. Các chỉ dẫn về mặt kiến trúc để xây dựng huyết sắc tố đã được mã hóa trong DNA của động vật, nhưng huyết sắc tố thật sự được sinh ra ở đâu? Trong ribosome. Ribosome chính là thành tố trung tâm của thứ mà Woese gọi là “bộ máy dịch thuật”. Hay nói một cách đơn giản hơn: Ribosome chuyển gene thành các cơ thể sống.

Những hạt này mới chỉ được phát hiện ra gần đây, và lúc đầu không ai biết chúng làm gì. Thế rồi các nhà khoa học nhận ra đó chính là nơi sản xuất protein, tuy nhiên một câu hỏi lớn vẫn tồn tại: “Làm thế nào?”. Một vài nhà nghiên cứu cho rằng ribosome thực sự chứa các công thức cho protein và tạo ra chúng với một quá trình gần như tự động. 

 

Chúng ta - loài người có lẽ chính là hậu duệ của những sinh vật chỉ mới hơn 40 năm trước chúng ta còn không hề biết chúng tồn tại.

 

Ý tưởng này đã sụp đổ vào năm 1960 khi một đồng nghiệp xuất sắc khác của Crick tên là Sydney Brenner, trong một cuộc họp sôi nổi tại Đại học Cambridge, đã nảy ra một ý tưởng tốt hơn. 

Matt Ridley đã mô tả khoảnh khắc đó trong cuốn tiểu sử về Crick:

Rồi đột nhiên Brenner kêu lên. Ông bắt đầu nói rất nhanh. Crick cũng bắt đầu đáp lại nhanh như vậy. Mọi người khác trong phòng nhìn theo kinh ngạc. Brenner đã thấy câu trả lời, và Crick đã thấy ngay được điều đó. Ribosome không chứa công thức cho protein; nó chỉ là một "máy đọc", và nó có thể tạo ra bất cứ một loại protein nào chừng nào mà chúng ta cung cấp cho nó đúng "băng ghi" - hay một phân tử RNA phù hợp.

Trước thời đại âm thanh kỹ thuật số, âm thanh vẫn được ghi trên băng cát sét có từ tính. Do đó Brenner đã chọn hình ảnh băng cát sét để nói về chuỗi RNA thông tin bởi vì nó mang thông điệp từ bộ gene DNA của tế bào đến các ribosome, cho chúng biết các axit amin nào sẽ lắp ráp thành một protein cụ thể. Các protein mà chúng tạo ra là các phân tử ba chiều nên có lẽ chúng ta có thể sử dụng một phép ẩn dụ tốt hơn: Ribosome là một máy in 3D. Ribosome là một trong những cấu trúc nhỏ nhất trong một tế bào, tuy nhiên chúng lại rất đông về số lượng và có ảnh hưởng rất lớn. Một tế bào động vật có vú có thể chứa tới 10 triệu ribosome; tế bào duy nhất của vi khuẩn Escherichia coli, hoặc E. coli có thể tồn tại chỉ với vài chục ngàn. Mỗi ribosome có thể tạo ra protein với tốc độ khoảng 20 axit amin (đơn vị cấu thành của tất cả các protein) mỗi giây, khiến cho hoạt động xây dựng trong tế bào trở nên nhộn nhịp. Và bởi vì nó rất cơ bản đối với cuộc sống, có lẽ quá trình này đã diễn ra trong gần bốn tỷ năm. Hiếm có ai, vào năm 1969, nhận ra ý nghĩa của vai trò phổ biến và cổ xưa đó của ribosome một cách sâu sắc như Carl Woese. Ông nghĩ rằng những ribosome nhỏ bé này - hoặc một số phân tử bên trong chúng - có thể chứa bằng chứng về cách sự sống nảy sinh, và trở nên đa dạng ngay từ thời kì sơ khai.

“Những gì tôi đề xuất không phải là cách làm khoa học tao nhã theo định nghĩa của tôi”, Ông nói với Crick. Sự tao nhã của khoa học nằm ở việc tốn ít dữ liệu nhất có thể để trả lời cho một câu hỏi. Sự tiếp cận của ông khá là tốn công sức: ông cần một phòng lab rộng, được thiết lập để ít nhất có thể đọc được các phần của RNA ribosome. Đó thực sự là một thử thách ít nhất vào thời điểm đó. Việc đọc chuỗi dài như DNA, RNA hoặc protein khá là đơn giản vào thời điểm này và hoàn toàn tự động nên khiến chúng ta hiếm khi đánh giá đúng mức thách thức mà Woese phải đối mặt.

Vào năm 1969, việc xác định trình tự của cả một phần tử dài là không thể, chứ chưa nói gì đến toàn bộ bộ gene. Woese chỉ có thể mong đợi những trích đoạn ngắn, đọc từ các mảnh phân tử RNA ribosome, và thậm chí điều đó chỉ có thể đạt được với rất nhiều chi phí về thời gian và công sức. Woese dự định sẽ xác định trình tự của các sinh vật khác nhau và sau đó so sánh chúng, suy ngược lại để hiểu về những dạng đầu tiên của sự sống. RNA ribosome sẽ chính là chìa khóa giúp chúng ta hiểu về sự bắt đầu của sự tiến hóa.

Woese sau đó đã phát triển một phương pháp độc đáo cho nhiệm vụ này: nghiên cứu “hóa thạch bên trong” của các tế bào sống. Cơ chế hoạt động của nó khá phức tạp, tốn nhiều công sức và có chút gì bí ẩn. Nó dùng đến chất lỏng nổ, điện áp cao, phốt pho phóng xạ, ít nhất một dạng vi khuẩn gây bệnh và quy trình an toàn đã bị cắt giảm. Tham gia vào dự án là các sinh viên tốt nghiệp trẻ và đầy can đảm,  các nghiên cứu sinh sau tiến sĩ, các trợ lý kỹ thuật... tất cả dưới sự chỉ huy của một nhà lãnh đạo đầy nhiệt huyết trong nỗ lực đẩy khoa học tới giới hạn mà chưa ai từng vượt qua.

Woese đã xác định rằng chính ribosome là nơi lưu giữ hồ sơ hóa thạch bên trong của tế bào. Nhưng nhiều câu hỏi vẫn còn bỏ ngỏ: phân tử ribosome nào đáng được nghiên cứu? Ông chọn một phân tử dài với vai trò như thành phần cấu tạo của một trong hai tiểu đơn vị ribosome: 16S rRNA. 

 

Những thước phim RNA đầu tiên và công bố làm rung chuyển thế giới

 

Mitchell Sogin làm việc trong phòng thí nghiệm Woese. Chàng sinh viên trẻ đến Đại học Illinois dự định làm tiền y khoa, nhưng sau đó lại quyết định đi theo Woese vì chính anh cũng bị những câu hỏi sâu sắc thu hút. Đối với Woese, Sogin không chỉ thông minh mà còn khéo léo sử dụng các thiết bị. ở Sogin có sự kết hợp của sự khéo léo, năng khiếu cơ học, sự chính xác, kiên nhẫn, và một chút tài năng của thợ điện lẫn thợ sửa ống nước: những khả năng khiến anh không chỉ phù hợp trong việc thực hiện thí nghiệm mà còn tạo ra các công cụ cho việc đó.

Đó là một điều vô cùng may mắn bởi vì dù trong phòng thí nghiệm có một bộ sưu tập các thiết bị được dùng để giải trình tự RNA, người giáo sư mua các thiết bị đó đã chuyển tới Đại học Columbia và không ai trong số còn lại biết cách sử dụng. Tuy nhiên, chính Sogin đã học nhiều nhất có thể về cách vận hành các công cụ này, và Woese cùng với nghiên cứu sinh siêng năng của mình đã lắp ráp và sử dụng một loạt các thiết bị cho phép giải trình tự RNA ribosome.

Bản thân Woese không phải là một nhà thực nghiệm. Ông là một nhà lý luận, một nhà tư tưởng, giống như Francis Crick. Ông không bao giờ sử dụng bất kỳ thiết bị nào trong phòng thí nghiệm của riêng mình, Sogin nói. Không có gì - trừ khi bạn tính đến các hộp đèn để đọc phim ảnh của các đoạn RNA, các mẩu nhỏ của phân tử mà Sogin đã sử dụng enzyme để cắt. Chính Sogin đã chế tạo những hộp đèn huỳnh quang này nhằm kiểm tra hình ảnh của các mảnh vỡ do phốt pho phóng xạ chiếu lên phim X quang.

Anh đã chuyển toàn bộ một bức tường với giá sách thành một hộp đèn thẳng đứng lớn như một bảng thông báo, sử dụng ống nhựa mờ và ống huỳnh quang. Họ gọi nó là “bảng ánh sáng”, và dùng nó để chiếu các “bộ phim” dấu vết mà phân tử RNA để lại.

Woese hàng ngày nhìn chăm chú vào các “dấu vết đó”. Đây là một công việc nhàm chán nhưng đòi hỏi sự tập trung cao độ. Mỗi “dấu vết”, hay vị trí, đại diện cho một chuỗi RNA - cũng giống như A, C, G, T, của DNA nhưng với chữ U thay thế chữ T.

Các đoạn ngắn nhất thu được gồm 4 chữ cái và nhiều nhất không quá 20 chữ cái. Mỗi bộ phim đại diện cho RNA ribosome từ một sinh vật khác nhau. Và tất cả các bộ phim đó dần kết nối trước mắt Woese, hình thành nên một bản thảo mới của cây sự sống.

Đó là một công việc không kém phần nguy hiểm. Sogin nhắc lại cứ mỗi thứ hai cách tuần phốt pho phóng xạ với một số lượng khá lớn lại được chuyển đến (một đồng vị được xác định là P32, với chu kỳ bán rã là 14 ngày). Sogin sẽ lấy ra một lượng P32 lỏng và thêm nó vào bất kỳ môi trường nuôi cấy vi khuẩn nào mà anh dự định xử lý tiếp theo. Thật điên rồ, Sogin nhớ lại. “Tôi vẫn không hiểu tại sao tôi có thể sống tới ngày hôm nay”.

Đến năm 1973, phòng thí nghiệm của Woese đã trở thành một trong những nơi tiên phong sử dụng công nghệ giải trình tự RNA như vậy trên thế giới. Trong khi các sinh viên và kỹ thuật viên ghi lại dấu vết của RNA, Woese dành thời gian nhìn chằm chằm vào các điểm đó.

George Fox, một thanh niên bình thường từ Syracuse đã đến Urbana vào năm 1973 để làm nghiên cứu sinh sau tiến sĩ trong phòng thí nghiệm Woese. Fox vốn không phải là một nhà thực nghiệm và có khát khao làm việc với các công cụ lý thuyết, dùng dữ liệu phân tử để phân tích tiến hóa cùng với Woese. Tuy nhiên ban đầu tài năng của anh không được trọng dụng và anh phải làm việc trong phòng thí nghiệm, phát triển các tế bào phóng xạ và  trích xuất RNA ribosome từ chúng. Nhưng anh vẫn tiếp tục và rồi thành công trong việc chứng tỏ với Woese anh có thể trở thành người cộng tác đáng tin cậy. Nỗ lực đó đã được đền đáp: anh là đồng tác giả duy nhất của bài báo danh tiếng xuất bản vào năm 1977 để công bố cho cả thế giới biết về sự tồn tại của một “vương quốc thứ ba” của sinh vật.

Bài báo đó chính là một trong những tác phẩm quan trọng nhất từng được xuất bản về vi sinh học, được biết đến với tên là Wo Woese và Fox (1977). Tuy nhiên vào thời điểm đó vẫn còn những ý kiến trái chiều. Phát hiện của Woese đã được công bố trong một tờ báo do NASA phát hành, một trong những nguồn tài trợ của ông, đồng thời điều đó đã gây phản cảm với một số nhà khoa học. Một yếu tố khác là Woese không phải là một người thuyết trình tốt, ông không có các kỹ năng để có một bài giải thích thuyết phục hoặc truyền cảm hứng.

Rồi đột nhiên chỉ trong một vài ngày của tháng 11 năm ấy, ông đã thu hút sự chú ý của thế giới. Khi các nhà báo cố gắng tìm hiểu chuyện gì đang xảy ra, ông không thể giải thích cho họ hiểu vì đơn giản họ không hiểu được ngôn từ của ông. Ralph Wolfe, một nhà vi trùng học và đồng nghiệp của ông cho biết: “Cuối cùng ông ta thốt lên: “đó là một dạng sự sống thứ ba”.” Các nhà báo bám vào đó, viết theo các cách phi khoa học nhất có thể. Ví dụ như tờ Chicago Tribune giật tít: "Bọ Sao Hỏa có thể là sinh vật sống lâu đời nhất". Tất cả những điều đó đã làm giảm sự chú ý đối với bài báo chính thống.

Hạnh Duyên - Tiasang, theo Nytimes.

Nguồn: iasvn.org

Ai đang xem chủ đề này?
OceanSpiders 2.0
Di chuyển  
Bạn không thể tạo chủ đề mới trong diễn đàn này.
Bạn không thể trả lời chủ đề trong diễn đàn này.
Bạn không thể xóa bài của bạn trong diễn đàn này.
Bạn không thể sửa bài của bạn trong diễn đàn này.
Bạn không thể tạo bình chọn trong diễn đàn này.
Bạn không thể bỏ phiếu bình chọn trong diễn đàn này.

| Cung cấp bởi YAF.NET 2.2.4.14 | YAF.NET © 2003-2019, Yet Another Forum.NET
Thời gian xử lý trang này hết 0.660 giây.