Sự sống là gì?

Hiện mới lưu hành hai quan điểm tranh luận: một nghiên cứu về lý thuyết cho rằng vật sống phải có mục tiêu sinh sản, một có tính thực tiễn nhằm xác định các gen quan trọng tạo ra một cơ thể sống.

Từ thuyết sức sống đến các phân tử

Trước hết nhìn lại lịch sử, theo một bài thuyết trình về Thế nào là sự sống? tháng 0l/2000 của Giáo sư Francois Jacob, Giải thương Nobel Y học, thì trong nhiều thế kỷ, người ta đã nghĩ rằng có một lực hoặc một chất mang sức sống phân biệt giữa vật chất sống và vật chất bình thường và người ta cố gắng phát hiện ra nó. Với Descartes, đã phát triển tư tưởng đồng quy về thuyết sức sống (vitahsm) theo đó tất cả các co thể chỉ là những cỗ máy. Hai quan niệm trên rõ ràng tỏ ra không đủ. Đến cuối thế kỷ thứ XIX, ba thuyết sau đây đã mở ra những triển vọng mới:

Thuyết các mầm bệnh của Pasteur đã làm rõ vai trò của các cơ thể vi mô trong các bệnh tật mà con người và động vật mắc phải. Ngoài ra nó cũng chứng minh không hề có chuyện thế hệ tự phát, vi trùng lại đẻ ra từ vi trùng.

Thuyết tế bào do Schleiden phát triển ở các loài thực vật và Doschwann phát triển ở động vật đã xác định tế bào là đơn vị của sinh vật và tìm ra vai trò của tế bào trong việc tái sinh.

Thuyết tiến hoá của Darwin đã chỉ ra thế giới sinh vật là kết quả của lịch sử Trái đất, các chủng loài kế tục lẫn nhau theo cơ chế cua sự lựa chọn tự nhiên.

Đầu thế kỷ XX, có hai ngành khoa học đã quyết định một hướng bổ sung trong việc nhận thức sinh vật. Ngành sinh hoá gắn với sự phân tích các thành tố và các phản ứng của tế bào, làm rõ sự tồn tại trong lòng nó các acid nucleic và các protein. Một số các chất ấy, các enzym, do vậy được xem nhu dấu hiệu rõ rệt của vật sống. Với di truyền học, đã thấy được các gen ở bên trong một tế bào và như thế là một cơ thể. Việc khám phá các gen trỏ thành động lực nghiên cứu về sinh vật.

Giữa thế kỷ XX có sự biến đổi mới: người ta đi đến cho rằng các chất của các cơ thể sống phải được nhất thiết giải thích bằng cấu trúc và sự tương tác của các phân tử hình thành nên cơ thể sống. Ngày nay các nhà khoa học đang ở vào thời kỳ hiểu sâu hơn và khai thác yêu cầu giải mã các phân tử. Nói một cách khác, không còn là vấn đề sự sống được hỏi đến trong phòng thí nghiệm mà là các hệ thống sống, các cấu trúc, các chức năng và lịch sử của chúng ta được phân tích. Và khi sinh học phân tử tập trung khám phá các gen với nhiều thành tựu kỳ diệu thì cố nhiên định nghĩa về sự sống cũng phát triển phức tạp hơn.

Không tái sinh sản được không phải là sinh vật

Đó là quan điểm của nhà sinh học Ba Lan Bernard Korzeniewski, làm việc ở Viện sinh học phân tử, Trường Đại học Jagellon, Cracovie. Theo ông, sự sống được xác định trước hết bởi khả năng tái sinh sản. Như vậy có vẻ như phi lý, vì thế thì người vô sinh không còn được coi là sinh vật, con kiến cũng rứa. Trong một cuộc trả lới phỏng vấn mới đây trên tờ báo Lan Gazeta Wyborcza, ông đã giải thích quan điểm của ông.

Bemard Korzeniewski coi sinh vật là một tổng thể các cơ chế điều chỉnh hoạt động nhằm bảo tồn nó và nhân nó lên. Nới đơn giản hơn, mục tiêu duy nhất của một sinh vật là đạt tới độ tuổi tái sinh sản và tự nhân nó lên. Trong công việc này, nó được các cơ chế điều chỉnh giúp đõ, đó là những tác động trở lại tích cực và tiêu cực. Các tác động trở lại tiêu cực tham gia vào việc bảo tồn một nguyên trạng, ví như bộ ổn nhiệt của tủ làm lạnh, còn các tác động trở lại tích cực góp phần vào việc biến đổi nó. Định nghĩa này theo ý ông hay hơn các định nghĩa khác, vì nó đụng đến bản chất của sự sống, lại giản dị, sáng sủa và phổ biến. Các định nghĩa khác nhấn mạnh đến phương diện cấu trúc của sự sống, đến chất liệu tạo thành các cơ chế và đến nhiệt động lực của các cơ chế ấy. Định nghĩa của Bernard Korzeniewski tập trung vào các cơ chế điều chỉnh là mục đích của của sự sống. Mục đích đó là tái sinh sản sinh vật theo định nghĩa được xem là đối tượng của sự phát triển, nó chính là cái phát triển trong thực tế. Định nghĩa cho phép phân biệt rõ giữa những đối tượng là sinh vật và những đối tượng không phải là sinh vật.

Xét theo quan điểm điều khiển học, con kiến không phải vật sống, con kiến thọ không sinh sản không hoạt động cho tương lai phát triển của nó, thế thì làm sao nó đóng góp vào đàn kiến nói chung. Cả kiến chúa cũng vậy, chỉ toàn bộ đàn kiến mới là đối tượng của sự phát triển, vì kiến chúa không sống đơn độc, nên nó có liên quan đến một mạng lưới dày đặc các tác động trở lại tiêu cục. Còn xét về quan điểm phát triển, con người vô sinh cũng lâm vào bế tắc. Nếu nó không chuyển giao các gen của nó, và chết mà vẫn giữ lại các gen ấy, thì chẳng khác gì nó không tồn tại.

Cần hiểu sinh vật theo ý nghĩa điều khiển học.Các đối tượng phát triển có một số xét được một cách riêng rẽ, một số khác lại phải xét tổng thể. Nhà khoa học nổi tiếng nước Anh Richard Dawkins cho rằng có các gen "ích kỷ", ông nói "chúng ta là những cỗ máy nhằm đảm bảo sự sống còn của các gen". Korzeniewski nghĩ là nói đến tính ích kỷ của các gen không có ý nghĩa gì, khi ta biết rõ đa số các gen phải hợp tác với nhau đề duy trì sụ sống còn. Chúng phải giúp đõ lân nhau bên trong một cá thể điều khiển học, gen không phải là đối tượng phát triển mà là cá thể kia. Sư sống là một thực thể tự sinh sản.

Korzeniewskj nói ông không sẵn lòng vận dụng định nghĩa của ông vào con người. Nếu ta coi con người là một tồn tại sinh học thì không có vấn đề gì. Những con người có đặc điểm riêng là tầm vóc vật lý - sinh học hoà lan với kích cỡ tâm lý - văn hoá, ở một số người cái sau chi phối cái trước. Và bởi vì tất cả các hiện tượng tâm lý - văn hóa ở ngoài giới hạn vận dụng định nghĩa điều khiển học về sự sống, con người sẽ không phải là một phần nằm trong khuôn khố ấy.

Việc con người sống một cách khác với động vật tuỳ thuộc vào kích cỡ tâm lý - văn hoá, cho nên sẽ là vô nghĩa nếu muốn đặt con người vào các phạm trù thuần tuý sinh học.

Korzeniewski không đồng tình với ý kiến nhũng định nghĩa khác nhau về sự sống phản ánh việc vận dụng khoa học khác nhau. Theo ông, mọi định nghĩa về sự sống phải tuân thủ một số chuẩn mực. Trước hết nó phải vạch ra ranh giới rõ ràng giữa cái sống và cái không sống, sau đó những đặc điểm nêu ra chỉ thấy xuất hiện ở các sinh vật, ví dụ không thể nói mọi sinh vật đều sản xuất các chất hữu cơ, vì có những chất hữu cơ tồn tại ở một thế giới vô sinh.

Những sinh vật đơn giản nhất ngày nay thì so với những sinh vật tồn tại ngày xưa hồi mới có sự sống trên Trái đất chúng vẫn đơn giản hơn. Xưa chúng sống trong đại dương còn bây giờ chúng sống bên trong các cơ thề sống, có thể nhờ các cơ thể cho chúng cư trú. Không bối cảnh sinh học, các virus và viroid sẽ chết. Tạp chí New Scientist có lưu ý độc giả đến lợi ích của lý thuyết Korzeniewski đối với việc khám phá vũ trụ vì nó có thể giúp vào sự hiểu biết các hành tinh còn bí ấn, tuy nhiên ông cũng khiêm tốn cho rằng trong vũ trụ không phải các hình thái sự sống đều đồng nhất. Chúng ta mới thăm dò sự sống qua những biểu hiện trên Trái đất. Chúng ta khám phá những định luật chính vì hoạt động của các cơ chế đã biết, thấy rằng chúng gần như giống nhau mà gen, protein... Ngày nay có một vấn đề đặt ra: những đặc điểm trên liệu có phổ biến không? Có thể rằng một định nghĩa chỉ dựa vào gen và protein sẽ chật hẹp quá chúng ta còn chưa có định nghĩa nào có thể trải rộng tới các vùng khác của vũ trụ. Ông nói ông đã muốn tìm hiểu bản chất của sự sống vượt ra khỏi cái vỏ Trái đất và chỉ giữ lại cái gì thật phổ biến.

Sự sống nằm trong biểu hiện giản đơn nhất về gen

Khi sự ồn ào xung quanh việc cắt khúc bộ gen đơn bội con người dịu đi, thì một dự án mới cơ bản hơn đang hình thành, cũng từ cái phòng thí nghiệm ấy tại Maryland nơi phần lớn bản đồ gen của con người đã được hoàn tất. Trong Viện nghiên cứu bộ gen đơn bội (TIGR), nhà sinh học Mỹ Scott Peterson cùng với êkip của ông tìm cách thực hiện một điều chưa từng tính đến trong tự nhiên: tạo ra trong phòng thí nghiệm một sản phẩm sống cơ bản nhất, với một số lượng tối thiểu các gen cần thiết cho sự sống. Nghĩa là một sinh vật đơn bào có số gen vừa đủ để sống.

Theo Tạp chí Mỹ Discover, để chế tạo ra vi trùng ấy, ông phải liên kết một tập hợp gen lựa chọn và xây dựng một thể nhiễm sắc. Rồi sau đó ông sẽ đặt cái búi ADN vào các tế bào...Với nhiều lần nhân lên con vi trùng hoàn toàn độc đáo này, sự phát triển đi tới một bước ngoặt mới . Scott Peterson đã chọn nghiên cứu vi khuẩn giản đơn nhất trong tự nhiên là Aliycoplasma genitalium trú ẩn ở các trường sinh dục của con người. Ông tìm đáp số cho 2 câu hỏi cơ bản: một tế bào cần chính xác là bao nhiêu gen để sống được? Và là những gen nào? Peterson tuyên bố: "Chúng tôi chế tạo ra một mô hình vật sống, chúng tôi tìm hiểu các đòi hỏi về số gen cần thiết cho cuộc sống các tế bào. Thử và gạn lọc mãi, ông lập được một danh sách chừng 300 gen chủ yếu. Chỉ thiếu một trong chúng, mycoplasma sẽ chết. Cuối cùng mọi khảo nghiệm đưa đến kết luận: cách thức duy nhất để chứng minh có được một tế bào số gen tối thiểu là phải tự chế lấy, nghĩa là tạo ra một cơ thể hoàn toàn chưa từng biết đến Trái đất này. Để có được một vật tối thiểu, phải lắp ráp một nhiễm sắc nhân tạo mà với công nghệ có tên gọi là Gateway Cloning- Technologydòmichaelbrasch phát triển, đã giúp vào việc sao chép từng gen quan trọng và tập hợp chúng lại theo đúng trật tự nhằm tái tạo nguyên vẹn bộ gen đơn bội. Cố nhiên trước đó nhà nghiên cứu phải lụa chọn ra những gen nào thích hợp để liên kết chúng lại.

Năm 1997, một nhóm các nhà khoa học Nhật Bản gọi là E-cell đã thử chế tạo ra một tế bào tối thiểu kỹ thuật số qua máy tính. Mô hình tế bào gồm l27 gen, có khả năng giả vờ sống, nhưng không tái sinh sản được. Muốn có sự sống thật sự, tế bào phải tự phân chia, mà đối với tế bào tối thiểu ít gen thời gian càng lâu, mất hàng tháng mới tự phân chia được và chỉ trong điều kiện chăm sóc của phòng thí nghiệm hiện đại về mặt dinh dưỡng hay đột biến hoá học, mới duy trì được sự sống cho tế bào tối thiếu vượt lên các thư thách. Hiện tại mới là như vậy.

Chắc chắn là dự án của Scott Peterson cùng với các Dự án nghiên cứu khác trong lĩnh vực công nghệ sinh học sẽ giúp cho ta hiểu rõ hơn các gen cùng nhau hoạt động như thế nào. Và có thể tới ngày nào đó sẽ dẫn đến chỗ tạo ra một cơ thể đơn bào nhân tạo, bao gồm các thành tố như ADN, các protein, lipid và chất đường.

Scott Peterson nói: "Tôi tin rằng sẽ có ngày khoa học đạt tới điểm mà chúng ta phải tự hỏi: có nên làm hay không?”. Trong khi ông khẳng định như thế, thì một nhà khoa học nổi tiếng khác là Craig Wnter lại nói: "Trước mắt, cách thức duy nhất để thu được sự sống là xuất phát từ chính bản thân sự sống. Chúng tôi làm việc theo hướng ấy và chúng tôi hãy còn xa mới đạt tới thời điểm quyết định xem liệu có nên tiếp tục tiến xa hơn nữa không?”.

Nguồn: chungta.com,11/06/2006