Vì sao con người không bất tử?

Có ý kiến cho rằng đời người là một khối lượng vật chất, tồn tại như một ngọn nến được đốt lên khi chào đời và sẽ tắt khi nến cháy hết; hoặc như chiếc đồng hồ chạy pin, khi pin hết thì đồng hồ ngừng lại. Nhiều người lại cho rằng tất cả là do gien.

Con số 50 nghiệt ngã

Theo một số nhà khoa học, sự điều hòa chức năng, kể cả sự lão hóa được kiểm soát không phải bởi các đồng hồ sinh học đặc biệt vốn có của toàn cơ thể mà rất nhiều “đồng hồ” đặt ở trong từng tế bào. Bằng chứng là phát kiến năm 1961 của tiến sĩ Hayflik ở Đại học Tổng hợp Florida (Mỹ). Trước đây, các nhà khoa học vẫn cho rằng tế bào trong các mô nuôi cấy có số lần phân chia không hạn chế, tức là bất tử. Nhưng Hayflik đã chứng minh rằng chỉ có các tế bào ung thư mới bất tử, còn các tế bào bình thường chỉ phân chia đến giới hạn 50 + 10 lần rồi chết đi. Nếu ta dùng nhiệt độ rất thấp để làm ngừng phân chia, rồi một thời gian sau hoạt hóa trở lại, nó vẫn nhớ số lần phân chia trước khi ngừng và tiếp tục cho đến con số giới hạn. Hayflik đã làm đông lạnh loại tế bào đã chia được 30 lần. Sau khi rã đông, chúng chỉ thực hiện có 20 lần chia nữa rồi ngừng lại. Hiệu ứng này về sau được mang tên Hayflik. Tác giả của phát minh này cũng như nhiều nhà khoa học khác một thời gian dài sau đó không giải thích được nguyên nhân hành động này của tế bào.

Chuỗi xoắn kép so le

Phân tử ADN được cấu thành từ hai chuỗi xoắn polynucleotit, chuỗi nọ xoắn quanh chuỗi kia. Chúng được hai nhà khoa học trẻ Watson và Crick tìm ra và đem lại giải Nobel cho họ.

Cho đến năm 1973, nhà khoa học Alexei Olovnikov (Liên Xô cũ) đưa ra giả thuyết là cứ mỗi lần phân chia tế bào, phân tử ADN (acid dezoxyribonucleic) lại ngắn đi một ít. Khi sự rút ngắn này đụng đến một gien quan trọng cho sự sống thì tế bào chết. Ông giải thích: Các phân tử ADN của mỗi tế bào khi phân chia thì hai sợi xoắn kép giãn ra, tách đôi để tạo ra chuỗi xoắn mới. Hai dãy enzym tích tụ từ quá trình này không đủ khả năng lặp lại toàn bộ cả hai sợi phân tử ADN. Một trong hai sợi xoắn kép bao giờ cũng bị ngắn hơn sợi kia. Cứ mỗi lần tách ra là phân tử ADN lại mất một ít thành phần của nó, giống như miếng da lừa của chàng họa sĩ trong tiểu thuyết cùng tên của Banzac (đại văn hào Pháp) biết thực hiện lời nguyện của chàng, nhưng cứ sau mỗi lần ước là miếng da lại co nhỏ đi.

Sự co ngắn không tránh khỏi của các phân tử ADN được Olovnikov gọi là sự “co mép lề” hay “cắt khúc cuối”. Ông giải thích hiện tượng này như sau: Các chuỗi ADN con được tạo thành do di chuyển của men ADN-polymeraza dọc theo chuỗi mẹ. Các trung tâm nhận biết và trung tâm xúc tác của men này nằm cách nhau. Khi trung tâm nhận biết (ví như đầu tàu hỏa) đi đến chuỗi ADN mẹ thì trung tâm xúc tác (toa cuối đoàn tàu) ngừng ở cách đoạn cuối ADN một khoảng và khoảng còn lại đó không được sao chép. ADN còn bị thu ngắn là do việc tổng hợp các chuỗi sao chép được bắt đầu với những phân tử ARN (acid ribonucleic) ngắn. Sau khi tổng hợp xong, chuỗi sao chép ARN được loại ra, vì vậy bản sao thường ngắn hơn bản gốc.

Thước đo cuộc đời

Hiện tượng “co mép lề” ADN đã diễn ra như thế nào, cho đến nay các phương tiện thực nghiệm chưa cho phép khẳng định chính xác. Nhà khoa học nữ Barbara Mc Clintock, người từng được giải Nobel về y học, khi nghiên cứu về ngô đã thấy rằng nhiễm sắc thể (có trong nhân tế bào, được tạo thành từ ADN, ARN và protein) trở nên không ổn định một cách lạ lùng khi bị phân chia ra.

Nhà khoa học Herman Muller cũng có những nhận định tương tự khi nghiên cứu loài ruồi giấm. Các đầu mút của nhiễm sắc thể bình thường phải tồn tại một cấu trúc phân tử nào đó có tác dụng ổn định chúng. Và Herman Muller gọi chúng là “telomeres” (theo tiếng Hy Lạp, telo có nghĩa là cuối, còn meres là phần). Chính telomeres nằm ở chuỗi tế bào sẽ chết, chiều dài của telomeres tỷ lệ với tuổi thọ này không? Nhiều phòng thí nghiệm ở Mỹ và một số nước hiện đang lao vào tìm lời giải đáp.

Các telomeres như một thứ bảo hiểm làm chậm hiệu ứng của thời gian đối với các nhiễm sắc thể. Ngày nay, với những kỹ thuật hiện đại, người ta đã có thể tách riêng các telomeres ra khỏi chuỗi ADN, làm rõ sự rút ngắn telomeres, cũng như đo được nhịp điệu co ngắn của telomeres chia tế bào. Người có tuổi càng cao thì telomeres của họ càng ngắn. Theo tính toán, telomeres của nguyên bào sợi người, nơi sản sinh ra chất colagen, cứ mỗi năm mất khoảng 20 phân tử. Khi các telomeres trở nên quá ngắn thì các nhiễm sắc thể sẽ kém bền vững, chúng không thể bám vào được màng nhân tế bào, bị dính vào nhau và có hình dạng kỳ dị. Hậu quả là các tế bào không thể phân chia được nữa. Các nhà nghiên cứu đang bắt đầu đánh giá kích thước của telomeres như một “thước đo” chuẩn xác tuổi thọ của các tế bào. Thậm chí nhà khoa học Calvin Harley còn cho rằng nếu khi sinh ra, telomeres của một người nào đó ngắn hơn bình thường, thì các tế bào của người đó sẽ có tuổi thọ ngắn hơn một cách tương ứng.

Có lẽ không lâu nữa, khoa học sẽ tìm ra “thước đo cuộc đời”, bản chất của vấn đề tuổi thọ để tìm cách tăng thời gian sống cho loài người.