Khám phá bí ẩn của gene người, câu hỏi lớn cho Thuyết tiến hóa

Thứ Sáu, 08 Tháng Tư 20221:00 SA(Xem: 391)
Khám phá bí ẩn của gene người, câu hỏi lớn cho Thuyết tiến hóa

Trình tự DNA phức tạp mà hoàn hảo rốt cuộc là kiệt tác của ai? Khám phá bí ẩn của gene người, chúng ta có thể đặt ra câu hỏi lớn về Thuyết tiến hóa.

Khám phá bí ẩn của gene người

Chúng ta chắc hẳn đã nghe đến từ “gene”, vậy ‘Dự án Bản đồ gene người’ (tiếng Anh: Human Genome Project – HGP) là gì? 

Tế bào người có 23 cặp nhiễm sắc thể mang thông tin di truyền, trong đó có 22 cặp nhiễm sắc thể thường và 1 cặp nhiễm sắc thể giới tính. Một nửa của 23 cặp nhiễm sắc thể đến từ bố và nửa còn lại đến từ mẹ. Các nhiễm sắc thể này chứa tổng cộng 6 tỷ mã DNA. Dự án Bản đồ gene người có mục đích xác định trình tự của những mã DNA này là gì, và vẽ ra một bức chân dung toàn cảnh của chúng, đồng thời tìm ra các đoạn DNA có chức năng di truyền – chính là “gene”. Mục đích cuối cùng là giải mã thông tin di truyền của con người.

Kế hoạch này ban đầu do Bộ Năng lượng và Viện Y tế Quốc gia Hoa Kỳ đầu tư và xúc tiến, nhưng càng về sau càng trở nên phức tạp. Hoa Kỳ thấy rằng không thể thực hiện một mình, vì vậy đã tiếp tục mở rộng hợp tác quốc tế. Sau đó, Anh, Đức, Pháp, Nhật và các quốc gia khác đã lần lượt tham gia. Cuối cùng, ‘Dự án Bản đồ gene người’ đã trở thành một siêu dự án khám phá khoa học liên ngành và xuyên quốc gia. Cho đến nay, 92% bộ gene người đã được giải trình tự, 8% còn lại tạm thời bị trì hoãn do công nghệ hiện tại không đủ. 

Và Tiến sĩ Francis S. Collins, giám đốc Viện Y tế Quốc gia Hoa Kỳ (National Institutes of Health – NIH), cựu Giám đốc Viện Nghiên cứu Quốc gia về Gen người (NHGRI), cũng là giám đốc của ‘Dự án Bản đồ gene người’ nổi tiếng này.

Tiến sĩ Francis S. Collins. (Ảnh: wikipedia)

Theo lời kể của Tiến sĩ Collins, ông từng là một người theo chủ nghĩa vô thần, nhưng sau khi vào trường y và nghiên cứu DNA, ông bắt đầu suy nghĩ nhiều hơn về sinh mệnh, và cuối cùng ở tuổi 27, ông đã trở thành một tín đồ Cơ đốc sùng đạo và tin vào Chúa. Một số đồng nghiệp của Tiến sĩ Collins sau khi biết ông đã bắt đầu có tín ngưỡng vào Chúa, đã nói rằng “đó là một sự tự sát”, thậm chí còn dự đoán Tiến sĩ Collins sẽ sớm bị “vỡ đầu” do mâu thuẫn giữa nghiên cứu khoa học và tâm linh.

Tuy nhiên qua nhiều năm, bộ não của Tiến sĩ Collins không những không “phát nổ”, mà ngày càng trở nên thông minh hơn, giúp ông đạt được thành công lớn trong lĩnh vực sinh học phân tử có tính cạnh tranh cao này, đồng thời giúp ông trở thành một nhân vật quan trọng. Hơn nữa với những nghiên cứu thâm sâu về DNA của con người, không ít nhà nghiên cứu như Tiến sĩ Collins đã ngày càng cảm nhận được sự tồn tại của Chúa. Tại sao lại như vậy?

Mật mã DNA bao hàm lượng thông tin rất lớn

Cấu trúc chuỗi xoắn kép của DNA được nhà sinh vật học người Mỹ James Watson và nhà sinh vật học người Anh Francis Crick phát hiện vào năm 1953. Giới khoa học lúc đó đã thốt lên rằng: Con người đã mở ra được cánh cửa để tìm ra bí mật di truyền.

Việc truyền tải thông tin di truyền trong DNA do 4 loại Nucleobase phụ trách. Chúng là A-adenine, T-thymine, G-guanine và C-cytosine.

Bốn base này bắt cặp thành từng cặp, A-T là một cặp và C-G là một cặp. Sự sắp xếp và tổ hợp khác nhau của các cặp base này quyết định các đặc tính di truyền về vật chất của sinh vật, chẳng hạn như cao, thấp, gầy, béo, cũng như các đặc điểm di truyền phi vật chất, ví như tính cách, trí lực, v.v.

Trên mỗi nhiễm sắc thể (Chromosome) của các sinh vật đều có một phân tử DNA dài quấn quanh Histone. Phân tử DNA này có cấu trúc mạch xoắn kép, mặc dù nó trông rất nhỏ khi cuộn tròn trong nhân (với kích thước khoảng 6 micromet), nhưng nếu duỗi thẳng, nó có thể dài tới 2m, cao hơn cả chiều cao trung bình của nam giới trưởng thành.

Nếu như dùng bốn chữ cái ATCG để biểu thị cho cấu trúc chuỗi xoắn kép của DNA, có thể thấy nó giống như băng giấy đục lỗ được sử dụng trong thời kỳ đầu khi lập trình máy tính. Vùng được đục lỗ biểu thị cho số 1, và vùng không có lỗ biểu thị cho số 0.

Băng giấy đục lỗ được sử dụng trong thời kỳ đầu khi lập trình máy tính. (Ảnh chụp màn hình Video “Bí ẩn chưa có lời giải”)

Ngôn ngữ mà thế giới máy tính sử dụng là mã hóa nhị phân. cho dù lập trình viên sử dụng ngôn ngữ lập trình nào, C++ hay Java, cuối cùng nó đều sẽ được chuyển đổi thành ngôn ngữ máy tính là 0 và 1. Trong thời đại kỹ thuật số ngày nay, rất nhiều công nghệ đã được con người hiện thực hóa, chẳng hạn như in 3D, trí tuệ nhân tạo, công nghệ thực tế ảo, bao gồm cả những video bạn đang xem…, đều được thực hiện bằng các lệnh máy tính bao gồm các dãy số 0 và 1.

Theo Tiến sĩ Collins, nếu đưa ý tưởng lập trình máy tính vào thế giới DNA, thì chúng ta có thể nói rằng cái mà DNA sử dụng chính là “mã hóa bậc bốn”, chính là bốn mã ATCG. Và số lượng thông tin bao hàm trong kiểu “mã hóa bậc bốn” này nhiều hơn rất nhiều so với “mã hóa nhị phân”.

Lấy một ví dụ, cùng là 20 mã, nếu dùng “mã nhị phân”, thì số lượng tổ hợp khác nhau có thể ghép ra là 2 lũy thừa 20, là 1,048,576. Còn với “mã hóa bậc bốn”, số tổ hợp có thể ghép ra là 4 lũy thừa 20, là 1,099,511,627,776, chênh lệch đến 1 triệu lần. Số lượng mã càng lớn thì cách biệt sẽ càng lớn.

Cấu trúc của chuỗi xoắn kép DNA. (Ảnh: wikipedia)

Vậy DNA của con người chứa bao nhiêu thông tin? Tế bào của con người có 23 cặp nhiễm sắc thể, với tổng số 6 tỷ mã DNA. ‘Dự án Bản đồ gene người’ đã có một kết luận quan trọng là: các nhiễm sắc thể thường của nam giới và nữ giới là giống nhau, không có sự khác biệt. Như vậy, chúng ta có thể nói rằng thông tin di truyền của DNA người là do ít nhất 3 tỷ mã bậc bốn tạo thành. Nói cách khác, lượng thông tin có thể chứa trong một tế bào nhỏ của con người là 4 lũy thừa 3 tỷ. Có thể lưu trữ được lượng thông tin lớn như thế trong một không gian nhỏ, đó là ước mơ của một hệ thống lưu trữ máy tính.

Và một trong 3 tỷ mã DNA này, hoặc tổ hợp của một số mã nào đó, lại có thể điều khiển cơ thể con người thực hiện nhiều chức năng phức tạp khác nhau. Chúng ta biết rằng, sự sống của con người chính là bắt đầu từ một quả trứng được thụ tinh và không ngừng nhân đôi, phân tách. Cuối cùng, tất cả các tế bào trong cơ thể người đều có cùng DNA trên các nhiễm sắc thể. 

Tuy nhiên, sau khi tế bào bước vào giai đoạn biệt hóa, tế bào chất lại có thể trải qua 72 lần thay đổi, tạo thành các tế bào và mô khác nhau trong cơ thể con người, ví như tế bào hồng cầu, bạch cầu, tế bào thần kinh v.v… tạo ra các cơ quan khác nhau. Hơn nữa, các nhà sinh học cũng phát hiện ra rằng trong quá trình phát triển của phôi người, các cấu trúc mô và cơ quan khác nhau sẽ phát triển ở các giai đoạn khác nhau. Và tất cả điều này được kiểm soát chính xác bởi mã DNA.

Chỉnh sửa gene người: Chiếc hộp Pandora

Mặc dù nhân loại đã phát hiện ra chức năng và phương thức hoạt động của một số gene người, nhưng đó vẫn chỉ là một giọt nước biển so với thông tin có trong 3 tỷ mã DNA.

Vào tháng 11/ 2018, ông Hạ Kiến Khuê (He Jiankui), Phó Giáo sư Đại học Khoa học Công nghệ Phương Nam đã gây chấn động thế giới khi tuyên bố dùng công nghệ chỉnh sửa gene để tạo ra một cặp song sinh có khả năng miễn dịch với virus HVI. Vào thời điểm đó, công bố của ông Hạ đã làm dấy lên luồng dư luận chỉ trích mạnh mẽ không chỉ tại Trung Quốc mà trên toàn thế giới. Ngoài các vấn đề liên quan đến đạo đức, thì các vấn đề về kỹ thuật và những mối nguy hiểm tiềm ẩn trong tương lai, cũng là những lý do khiến cộng đồng khoa học phản đối mạnh mẽ. 

Với hiểu biết hiện tại của chúng ta về mã hóa DNA, chúng ta có thể sửa đổi gene của con người theo ý muốn, nhưng điều nguy hiểm là: chiếc kéo di truyền sẽ cắt đứt khả năng mắc bệnh AIDS hay là cắt đứt tương lai của nhân loại? 

Trong các thí nghiệm di truyền, “hiệu ứng chệch mục tiêu” (off – target effect) có thể xảy ra bất kỳ lúc nào. “Hiệu ứng chệch mục tiêu” ở đây đề cập đến việc vô tình làm tổn thương các gene khác trong quá trình chỉnh sửa gene, dẫn đến đột biến gene, gene bị khuyết, chuyển đoạn nhiễm sắc thể và các hậu quả khác. 

Nếu những đứa trẻ được chỉnh sửa gene ẩn tàng một loại khiếm khuyết di truyền nào đó, nó sẽ được truyền sang thế hệ tiếp theo, sau đó sẽ truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác, thậm chí mang lại nguy hiểm cho cả loài người. Đó là lý do tại sao một số người đã mô tả rằng việc chỉnh sửa gene của con người giống như việc mở “chiếc hộp Pandora” hủy diệt nhân loại vậy.

Nàng Pandora mở chiếc hộp do thần Zeus tặng, từ đó thả ra tất cả các tai ương của thế giới. (Ảnh: wikipedia)

Chúng ta hãy lấy phần mềm lập trình làm ví dụ. Giả sử có một siêu chương trình với mã nguồn rất lớn và các chức năng rất mạnh mẽ, mọi người chỉ biết điều gì sẽ xảy ra sau khi chạy chương trình, nhưng không thể nhìn thấu mã nguồn. Họ chỉ hiểu tối đa một phần nhỏ của nó, thậm chí không dám tùy tiện sửa đổi vì sợ rằng đoạn mã của cả chuỗi sẽ bị lỗi, từ đó khiến cả hệ thống bị sập. 

Tương tự như vậy, 3 tỷ “chương trình” DNA được viết bởi bốn mã ATCG là cả một quá trình tạo ra một con người với cơ thể hoàn hảo, trí tuệ cao cấp và trạng thái sống ổn định. Đây có thực sự chỉ là kết quả của một chuỗi những sự trùng hợp và những tác dụng ngẫu nhiên?

Tính ổn định mạnh mẽ của DNA

DNA còn có chức năng sao chép rất mạnh mẽ. Khi một tế bào phân chia thành hai, DNA sẽ nhanh chóng sao chép để hai tế bào có DNA giống hệt nhau. Quá trình này diễn ra nhanh đến mức dùng tốc độ tia chớp cũng không đủ để hình dung, cơ thể chúng ta đang tạo ra vô số bản sao như thế mỗi giây mỗi phút. 

Giả sử, một lập trình viên có thể gõ một mã DNA trong một giây, gõ liên tục 8 giờ một ngày, không nghỉ trong 365 ngày, thì phải mất hơn 57 năm để gõ hết mã DNA trong một tế bào. Tất nhiên, có người sẽ nói rằng tôi sử dụng máy tính để lưu trữ tất cả các mã DNA của con người, rồi dùng siêu máy tính để sao chép nó, đó là vấn đề chỉ trong vài phút. Có lẽ vậy, nhưng cần phải nói rằng, việc này vẫn chậm hơn nhiều so với quá trình tự sao chép của DNA trong tế bào, hơn nữa siêu máy tính lại là do con người sáng tạo ra.

Ngoài ra còn có một điểm quan trọng không thể không nhắc đến, DNA có một hệ thống tự sửa chữa mạnh mẽ. Các nghiên cứu khoa học đã phát hiện ra rằng, DNA có thể tự sửa chữa khi bị hư hỏng hoặc khi xảy ra lỗi sao chép, bao gồm sửa sai vị trí, cắt bỏ hoặc tái tổ hợp v.v. Nếu thực sự không thể sửa chữa được, hệ thống sửa chữa DNA cũng sẽ kích hoạt cơ chế tự sát. Quả thực, ngay cả những lập trình viên giỏi nhất cũng không thể viết ra những chương trình “thông minh” như vậy.

Hệ thống sao chép và tự sửa chữa siêu chính xác của DNA thực sự đảm bảo tính ổn định của thông tin di truyền sinh học ở một mức độ rất lớn. Do đó, để một đột biến gene tích cực và mang tính cách mạng như thuyết tiến hóa mô tả xảy ra, đồng thời còn được di truyền một cách ổn định, thì xác suất quả thực là quá nhỏ. ‘Dự án Bản đồ gene người’ phát hiện ra rằng, sau hàng chục nghìn thế hệ, con người trên khắp thế giới, không phân biệt khu vực và chủng tộc, thì mã DNA chỉ khác nhau khoảng 1/1000. Hơn nữa, sự khác biệt 1/1000 này chỉ tạo ra những đặc điểm và tính cách khác biệt của “bạn, tôi, anh ấy”, mà không tạo ra một loài mới.

Khám phá bí ẩn của gene người, chúng ta có thể lật lại nghi vấn về Thuyết tiến hóa. (Ảnh: pixabay)

Khỉ có thể trở thành con người?

Thuyết tiến hóa luôn nói rằng nguồn gốc của con người là loài khỉ. Vậy, chúng ta hãy kiểm tra thông tin nhiễm sắc thể của các loài động vật linh trưởng khác. Dưới đây, chúng ta hãy liệt kê số lượng nhiễm sắc thể của con người các loài linh trưởng khác:

Con người (Human): 46 NST

Khỉ Macaca (Formosan rock-monkey): 42 NST

Khỉ sóc (Squirrel monkey): 44 NST

Khỉ vàng (Rhesus monkey): 42 NST

Khỉ mũ (Capuchin monkey): 54 NST

Tinh tinh (Chimpanzee): 48 NST

Giả sử rằng con người thực sự tiến hóa từ loài khỉ có 21 cặp nhiễm sắc thể, vậy muốn các nhiễm sắc thể trở thành 23 cặp thì chắc chắn phải có một đột biến di truyền rất lớn.

Ví dụ, nếu số lượng nhiễm sắc thể trong tế bào của một con khỉ cái từ 21 cặp đột biến thành 23 cặp như ở người, thì phải có một con khỉ đực cũng phát sinh đột biến giống như vậy, số lượng nhiễm sắc thể của nó cũng trở thành 23 cặp giống như khỉ cái. Hơn nữa, hai con khỉ này còn phải ghép thành đôi, như thế con của chúng mới có thể duy trì được 23 cặp nhiễm sắc thể. Nếu không, nó chỉ có thể là 21 cặp nhiễm sắc thể cộng với một vài nhiễm sắc thể không thể bắt cặp.

Theo quan điểm của di truyền học, trong quá trình di truyền nhiễm sắc thể tế bào cho thế hệ sau, tự ý cộng hoặc trừ “một” hoặc thậm chí “một nửa” đều sẽ gây ra hậu quả rất nghiêm trọng. Một ví dụ điển hình là Hội chứng Down, những bệnh nhân mắc bệnh này có thêm một nhiễm sắc thể số 21, với tổng số 47 nhiễm sắc thể trong cơ thể. Các nghiên cứu y học đã phát hiện ra rằng, bệnh nhân mắc Hội chứng Down cũng có nhiều khả năng mắc các bệnh bẩm sinh hơn so với người bình thường.

Vì vậy, theo lý luận của chọn lọc tự nhiên, những con khỉ tăng hoặc giảm nhiễm sắc thể thường dễ bị đào thải tự nhiên hơn. Như vậy, việc khỉ biến thành người thực sự là rất khó. Chỉ riêng những thay đổi về nhiễm sắc thể, cũng có thể khiến những con khỉ này đi ngược lại cái gọi là “tiến hóa”, và thậm chí có thể khiến toàn bộ quần thể biến mất vì nhiều căn bệnh kỳ lạ.

Quá trình mã hóa DNA của sinh vật quả thực phức tạp và kỳ diệu hơn những gì con người chúng ta nghĩ. Đây cũng là lý do mà các nhà khoa học như Tiến sĩ Collins nhận thấy rằng càng nghiên cứu sâu hơn, thì càng phát hiện ra rằng “Thần vô xứ bất tại”, không ở đâu không có.

Gửi ý kiến của bạn
Tên của bạn
Email của bạn