Sinh học tổng hợp: Cướp quyền tạo hóa docx

Sinh học tổng hợp: Cướp quyền tạo hóa Một sốt nặng lây lan nhiều phịng thí nghiệm giới, nhiễm vào nhà sinh học, vật lý, hóa học chun gia vi tính Triệu chứng: muốn tái tạo sống ống nghiệm hay máy tính, tạo sinh vật sống từ thành phần hóa học trơ, hay “quậy” vào sống để tạo sinh vật mới! Cơn sốt có tên sinh học tổng hợp! Đừng lẫn lộn sinh học tổng hợp với hóa học tiền sinh học, vốn tìm cách gây mầm sống cách pha trộn “nồi xúp” phân tử đơn giản Cũng không sống nhân tạo thập niên 1970, tìm cách làm cho máy móc thơng minh Dù có vay mượn kỹ thuật thao tác gen cổ điển, sinh học tổng hợp khác xa, với tham vọng lớn hướng sử dụng phức tạp Với môn này, sinh học bước thẳng vào lĩnh vực “thiết kế đồ án” Nhà sinh học khơng cịn kẻ tìm hiểu cấu sống, mà cịn sử dụng phương tiện để gia tăng khả khống chế vũ trụ người Giáo sư Theodor von Karman nói: “Nhà khoa học khám phá vật hữu, kỹ sư Lập tạo trình sinh vật lại chưa vi có!” trùng! Đó kỹ sư, chun gia vi tính, nhà hóa học, sinh học Họ muốn hiểu kiểm soát thiên nhiên Họ nghĩ sống chương trình mã hóa phân tử ADN Thay đổi, viết lại mã số buộc thiên nhiên làm mà người chưa làm, chí thiên nhiên chưa làm! Và họ công dội vào loại vi trùng, kỹ thuật gọi lập lại chương trình Năm 2000, Michael Elowitz Stanislas Leiber, thuộc phân khoa sinh học phân tử ĐH Princeton, Hoa Kỳ, làm cho vi trùng Escherichia coli vốn có màu xám xịt trở nên sáng nhấp nháy! Cùng lúc Ron Weiss làm cho biến màu theo mơi trường, thành màu đỏ có số phân tử xuất màu xanh khơng có Và Christopher Voigt thuộc ĐH California lại biến thành phim chụp ảnh! Tùy theo ánh sáng chiếu vào mạnh hay yếu mà có màu trắng hay đen! Mỗi lần thế, nhà nghiên cứu xem gen transitor mạch điện tử Các axit nucléic A, C, G, T phân tử ADN thay cho chuỗi số máy vi tính Nhưng dù ráp nối phân tử ADN cách dễ dàng, vi trùng lúc tạo mà nhà nghiên cứu muốn Ron Weiss kể lại: “Phải nhiều năm thiết kế đê tạo hệ thống vận hành được” Bộ mơn cịn thành hình Nó cịn phải chuẩn hóa khối gen, loại bỏ hư hỏng, lý thuyết hóa số kết Tại ĐH Berkeley, Jay Keasling dự kiến tổng hợp bên vi trùng artémisine phân tử chống sốt rét, vốn khó điều chế nhân tạo Christopher Vight lại tạo vi trùng “ngửi” bệnh ung thư Người khác lại mơ ước tạo loại vi trùng khử ô nhiễm độc chất môi trường Ron Weiss kết luận: “Chúng thời kỳ giống lúc khởi đầu máy vi tính Ứng dụng lường trước được” Tạo virus Di truyền học cho phép xa chuyện thay đổi vài gen vi trùng Nó ghép gen tạo sống cho virus Chẳng hạn, năm 2002, nhóm Eckard Wimmer, thuộc ĐH New York, tạo virus gây bệnh bại liệt từ chuỗi gen đơn giản Phịng thí nghiệm Stony Brook Họ ghép 7.500 gốc phân tử ADN, giống người ta xỏ hạt ngọc lại để tạo xâu chuỗi Khơng tác dụng nằm bên ngồi tế bào, virus nhân tạo gây bệnh giống hệt virus thiên nhiên lúc cấy vào thể chuột Eckard Wimmer nói rõ: “Chúng tơi muốn chứng minh: virus hóa chất, cơng thức đơn giản! Dù bệnh bại liệt xem bị diệt tận gốc, rõ ràng chẳng có virus biến hoàn toàn” Từ chuỗi phân tử ADN, người ta tạo sống cho sinh vật Đó điều mà nhóm giáo sư Jeffrey Tautenberg, Viện Bệnh học quân đội Hoa Kỳ, làm vào cuối năm 2005 Từ mẫu phổi lưu trữ phụ nữ chết vào thời kỳ đại dịch Tây Ban Nha năm 1918, ông tái tạo virus gây bệnh cúm Trận dịch giết chết 50 triệu người lúc Cả Wimmer lẫn Tautenberg kẻ khủng bố sinh học Mục tiêu họ phá vỡ bí ẩn virus, để hiểu nguồn gốc bạo tàn nó, tiên đoán diễn biến dĩ nhiên để chế tạo văcxin Có cách tốt tạo gốc virus phịng thí nghiệm? Như vậy, nhà “sáng tạo” cúm Tây Ban Nha trở nguồn gốc virus, gia cầm, khác với virus H5N1 hoành hành khắp giới Ngồi ra, Eckard Wimmer cịn dự kiến dùng sinh vật tổng hợp để công chứng bệnh sốt rét sông Nil hay viêm màng não Hai nhóm nghiên cứu tiên phong chắn “quậy tưng” ngày dễ dàng tổng hợp gen lớn Năm 2002, để tạo virus gây bệnh bại liệt phải năm Bây cần vài tuần lễ! Năm 2003, nhà sinh học người Mỹ Craig Venter tổng hợp 5.000 gốc virus có khả diệt vi trùng, vòng 14 ngày Từ kỷ lục bị phá vỡ liên tiếp Cuối năm 2004, ĐH Harvard, nhóm giáo sư George Church ghép 14.500 gốc cho mẫu phân tử ADN Tất tương đương với axit amin protein Cùng lúc nhóm nghiên cứu Công ty Mỹ Kosan Bioscience tổng hợp phân tử ADN từ 32.000 gốc, protein vi trùng E Coli! Cuối năm 2005, George Church ghép phân tử ADN bao gồm đến 10 triệu gốc Nhưng với tỉ lệ sai lầm lại cao gấp 10 lần thí nghiệm trước ơng! Tóm lại: gen di truyền hoàn chỉnh với 4,7 triệu gốc vi trùng Escherichia coli xem nằm tầm tay “lắp ráp” nhà nghiên cứu Tháng 12-2005 tạp chí Mỹ Wired liệt kê danh sách 20 sở sinh học, có: DNA 2.0, Blue Heron, Codon Devices, Integrated DNA Jeremy Minshull, lãnh đạo Công ty DNA 2.0, đời cách ba năm, nói: “Năm 2003, giá cặp gốc để tạo phân tử ADN từ 5-8 USD Bây 1-3 USD” George Church tiên đốn: “Cơng ty Codon Device mà tơi thành lập hữu ích cho hàng loạt xí nghiệp kỹ thuật sinh học, hóa học y dược Chúng tương đương với Microsoft hay IBM lĩnh sinh vực Bộ gen tối thiểu học” cho sống Cuộc sống cần tối thiểu gen để tồn tại? Câu hỏi nhà sinh học người Mỹ Craig Venter đặt từ nhiều năm qua Sau tham gia giải mã gen lớn nhất: người, ông quay sang đam mê ban đầu đeo đuổi vi trùng Mục tiêu: xác định số lượng gen tối thiểu mà thể sống cần có để tồn Tự thân đề tài nghiên cứu kiện lớn Mycoplasma genitalium “cư dân” hành tinh cần 517 gen để bảo đảm sinh vật: di chuyển, ăn, sinh sản Tuy nhiên, tất không hẳn cần phải đầy đủ nhà nghiên cứu cần ráp nối khoảng 250 Từ kho dự trữ gen này, Craig Venter có tham vọng đưa vào gen mới, cho phép sản sinh khí hydrogen, hay hút khí CO2 hiệu ứng nhà kính Thật sống vấn đề tương đối có quan hệ mật thiết với môi trường xung quanh Một thể tối thiểu, hoạt động 37oC khơng tồn 40oC, thiếu số gen cơng cụ để thích nghi với thay đổi mơi trường Bởi vậy, tin người xác định gen di truyền quên hàng chục ngàn loại vi trùng khác nằm thể, để bổ sung nhu cầu thiết yếu dành cho sống Dusko Ehrlich nói rõ: “Mỗi cá nhân có nhiều ngàn loại sinh vật khác nằm thể Và số tế bào vi trùng thể nhiều gấp 10 lần số tế bào thực Nếu người vũ trụ quan sát chúng ta, họ kinh ngạc nhìn thấy loài vi trùng sống thể người cách ấm cúng đầy thông minh” Tế nhân bào tạo Khơng có máy, chương trình máy tính khơng thể chạy Sự sống Chương trình di truyền chạy có tảng Nền tảng tế bào, bao quanh màng, tương tác với bên Năm 2005, Albert Libchaber, người Pháp làm việc ĐH Rockfeller, New York, tạo protein từ bên tế bào, sau di chuyển phía màng để làm kênh thơng thương bên bên Hiệu thấy rõ tức khắc Tế bào sống lâu hơn, cách hút thức ăn từ bên ngồi thải chất uế từ bên Nó sống vài ngày, so với vài khơng có kênh thơng thương Về phần “lập trình” cỗ máy sống chuyển động, thấy ngày dễ viết Phân tử ADN gồm 10.000 gốc Tuy nhiên, muốn tạo sống, phải cần có thêm nhiều yếu tố khác nữa: enzyme để kích thích phản ứng; axit amin để làm viên gạch nền, ribosome để kết nối axit amin Dù phức tạp công thức nhà nghiên cứu hiểu rõ Tùy theo quan điểm nhóm nghiên cứu mà người ta nhắm đến ứng dụng khác Mark Bedau, nhà sáng lập Cơng ty ProtoLife, nói: “Các hình thức sống nhân tạo dùng để xử lý nhiễm mơi trường Nó ăn chất độc Có thể xem tế bào giống nhà máy mini, sản xuất mà người làm được, hydrogen” Mark Bedau quyết: “Một tế bào nhân tạo đời? Không xa đâu!” Niềm lạc quan nhà nghiên cứu người Mỹ bắt Tạo đầu lan tỏa quái châu Âu vật? Sự sống đa dạng thiên nhiên không hỗn loạn Trái lại, tất vi trùng, cỏ, loài vật vũ trụ thành hình từ viên gạch Đó khoảng 20 axit amin tảng Bởi nhà nghiên cứu tự hỏi: thai nghén sống “loại gạch” khác? Peter Schultz, thuộc Viện Nghiên cứu Scripps California, nói: “Mặc dù mã số với 20 axit amin đủ để tạo sống, chưa phải tốt nhất” Dẫn đầu mơn phái này, năm 2000 nhóm ông chứng minh: sinh vật vi trùng chen vào tiến trình chế tạo axit amin, vốn khơng phải chất Từ đó, nhóm “mã hóa di truyền” 30 axit amin khác Đó phân tử kỳ lạ phát sáng, hay mang nguyên tử nặng chưa có vũ trụ! Những quái vật giai đoạn bào thai Nhưng lợi ích tương lai lại lớn Các nhà nghiên cứu nghĩ đến axit amin mang phân tử chữa bệnh polyéthylène glycol nhằm cải tiến khả chữa bệnh nhiều loại thuốc Nhóm khác lại nghiên cứu tạo chất polyme sinh học từ protein kết chùm ống nghiệm Có nhóm muốn tạo vi trùng có khả tẩy độc đất để làm mơi trường, tạo khí hydrogen Trên lý thuyết, triển khai mật mã di truyền không cho phép đến tận nguồn sống Trái đất, mà cịn giúp hiểu hình thái sống khác ngồi vũ trụ Một điều chắn, sống khác tồn vũ trụ, ngơn ngữ với Tiến hóa song song kỹ thuật số Không thiết phải thao tác gen phân tử hiểu bí mật sống Với tiến máy tính, thao tác vài liệu, mơi trường, hiểu động lực chung qui trình tiến hóa, vốn cịn bí ẩn Nó “cơ động” nhà sinh học phịng thí nghiệm, sức mạnh đại máy tính tạo trăm hệ tiến hóa khơng gian sau phút! Và kết không khỏi làm nhà nghiên kinh cứu ngạc Chris Amadi, giám đốc Phòng thí nghiệm Life Digital Caltech, California, triển khai Avida, chương trình với sinh vật ảo, gọi Avidiens Microsoft tài trợ cho phịng thí nghiệm *** *** *** Tạo sống, có nguy hiểm không? Sinh học tổng hợp phát triển, đồng thời đem đến hậu xã hội, môi trường đạo đức Tháng 6-2005, ủy ban đạo đức sinh học thành lập Hoa Kỳ, có tham gia nhà triết học nhân chủng học Trước 32 năm, vào năm 1974, đời Ủy ban Asilomar, nhằm qui định chuẩn mực an tồn cho thí nghiệm chuyển gen, giám sát mức độ nguy hiểm kỹ thuật sinh học để báo động với giới, trước muộn ĐINH CÔNG THÀNH (Science & Avenir 3-2006) Theo Tuổi Trẻ Online ... học khám phá vật hữu, kỹ sư Lập tạo trình sinh vật lại chưa vi có!” trùng! Đó kỹ sư, chun gia vi tính, nhà hóa học, sinh học Họ muốn hiểu kiểm soát thiên nhiên Họ nghĩ sống chương trình mã hóa. .. nghiệp kỹ thuật sinh học, hóa học y dược Chúng tơi tương đương với Microsoft hay IBM lĩnh sinh vực Bộ gen tối thiểu học? ?? cho sống Cuộc sống cần tối thiểu gen để tồn tại? Câu hỏi nhà sinh học người... thuật thao tác gen cổ điển, sinh học tổng hợp khác xa, với tham vọng lớn hướng sử dụng phức tạp Với môn này, sinh học bước thẳng vào lĩnh vực “thiết kế đồ án” Nhà sinh học khơng cịn kẻ tìm hiểu