Tổng quan về lịch sử sinh học: Từ di truyền học đến sinh học phân tử

MỤC LỤC

NGUỒN GỐC CỦA DI TRUYỀN HỌC I . ÐIỂM YẾU TRONG HỌC THUYẾT DARWIN

Như vậy điểm yếu trong học thuyết Darwin đã được khắc phục và sau khi nhà bác học người Anh là Ronan Fisher (1890 - 1962) trong cuốn sách học thuyết di truyền của chọn lọc tự nhiên (1930) chứng minh học thuyết chọn lọc của Darwin và di truyền học của Mendel cần gộp lại thành một học thuyết tiến hóa duy nhất, đã đạt được những thành tích nổi bật nhất. Có thể kể ra nhiều nhà sinh học đã thực nghiệm theo hướng này, nhưng mà nhà tế bào học Ðức là Walther Flemming (1843 - 1905) đã đạt thành tựu xuất sắc nhất, ông đã nghiên cứu cấu tạo tinh vi của tế bào động vật và nhờ những phương pháp cố định và thuốc nhuộm do ông tạo ra, ông đã phát hiện ra rằng những phần tử dễ bắt màu là những phần tử phân bố tản mạn trong nhân tế bào, chúng nổi rất rỏ trên nền không màu.

SỰ CÁO CHUNG CỦA SINH LỰC LUẬN I. ÐẠM VÀ CHẾ ÐỘ ĂN UỐNG

PHƯƠNG PHÁP ÐO NHIỆT

Khi so sánh lượng nitơ có trong nước tiểu và lượng nitơ có trong thức ăn cung cấp cho những động vật ấy trước khi thí nghiệm, khi ông chứng minh (1884) rằng gluxit và lipit không thể là nguyên liệu duy nhất nhập vào cơ thể. Khi coi protit như là một nguồn năng lượng do thức ăn sản ra trong cơ thể bằng năng lượng thu được khi đốt những thức ăn đó ở ngoài cơ thể (tính cả số năng lượng chứa trong nước tiểu và phân ).

SỰ LÊN MEN

Cũng như những nhà duy vật ở giữa thế kỷ XIX đã nhiệt tình ủng hộ quan điểm tự sinh, Spanllanzani đã chứng minh rằng nếu khử trùng nước canh thịt và để cách ly không nhiễm bẩn thì trong số đó sẽ không có bất cứ một dạng sống nào xuất hiện. Vào những năm thứ 50 của thế kỷ XIX, thầy thuốc người Ðức là Rudolf Virchow (1821 - 1902), được công nhận là người sáng lập ra môn giải phẫu bệnh lý hiện nay-- khoa học về sự biến đổi mô do bệnh, ông tiếp tục nghiên cứu những mô bị bệnh và chứng minh rằng học thuyết tế bào có thể áp dụng được với các mô bị bệnh cũng như mô của cơ thể khỏe mạnh.

ENZIM

Những ví dụ này và những ví dụ khác đã làm Berzelius chú ý và ông gọi hiện tượng tăng nhanh tốc độ của những chất mà kết thúc phản ứng vẫn tồn tại và không đổi là hiện tượng xúc tác ( 1835 ) ( từ tiếng Hylạp:. katalysis - hòa tan, phân hủy); và có lẽ hiện tượng ấy đúng với quá trình phân thủy tinh bột do axit xúc tác. Và như thế protit vẫn là cái lá chắn đỡ đòn cho các nhà sinh lực luận, vì có rất nhiều dẫn liệu chứng minh bản chất protit của men (mặc dù trước thế kỷ XX người ta vẫn chưa chứng minh được chính xác). Nhưng chỗ đứng của các nhà sinh lực luận có chỗ yếu: đó là men hoạt động cả ở trong và ngoài tế bào. Men được tách từ dịch dạ dày phân hủy được thức ăn trong ống nghiệm. Có lẽ, nếu tạo ra được những chất tiêu chuẩn của tất cả các men, thì có thể sao lại trong ống nghiệm bất cứ phản ứng nào, xảy ra trong cơ thể sống, không có sự can thiệp của sinh vật, vì bản thân men ít nhất là các men đã được nghiên cứu) không phải là vật sống.

ĐẤU TRANH CHỐNG BỆNH TẬT I TIÊM CHỦNG

    Không phải vô cớ mà Pasteur đặt tên cho lý thuyết của mình là lý thuyết vi trùng: ông muốn nói đến vi sinh vật nói chung, chứ không phải chỉ có vi khuẩn Ví dụ: năm 1880 thầy thuốc người Pháp là Charles Luis Anphoncer Laverfrance (1845 - 1922) đã phát hiện ra vi trùng sốt rét - bệnh này làm chết người ở các nước nhiệt đới và Á nhiệt đới hơn là các bệnh nào khác. Năm 1913, nhà hóa sinh học người Mỹ là Enme Vecnon McCollum (sinh năm 1879) đề nghị gọi vitamin theo chữ cái và như vậy đã xuất hiện vitamin A, B, C, và D sau này người ta thêm vitamin E và K. Người ta phát hiện ra thức ăn có chứa vitamin B thực ra chứa nhiều yếu tố có. khả năng tác động nhiều hơn đối với một tổ hợp triệu chứng bệnh. Các nhà sinh học đã thảo luận nhiều lần về vitamin B1, B2 .. Như vậy chính thiếu vitamin B1 đã gây ra bệnh tê phù còn thiếu vitamin B2 gây ra bệnh da chì. Thiếu vitamin C dẫn đến bệnh hoại huyết. Tỏc dụng chữa bệnh của vitamin đó rừ: vỡ cú một lượng nhỏ vitamin C trong nước chanh mà Linder đã chữa khỏi bệnh hoại huyết).

    HỆ THẦN KINH I. THÔI MIÊN

    TẬP TÍNH

    Dựa vào những câu trả lời để đánh giá khả năng thông minh của người.năm 1905, nhà tâm lý học người Pháp là Anfret Bine (1857 - 1912) đã đưa ra phương pháp đánh giá của mình dựa vào sự xác định hệ số khả năng thông minh hoặc hệ số trí lực (IC). Việc nghiên cứu tập tính, bản năng và khả năng huấn luyện mà động vật thể hiện ra trong thiên nhiên đó có những bước phát triển mới qua các công trình của Conrat Loren (sinh năm 1903) và Nicola Tinbergen (sinh năm 1907) nghiên cứu về sự xuất hiện những cấu trúc tập tính và ý nghĩa của những cơ cấu " khởi động", những hoạt động riêng lẻ của tập tính.

    THẾ NĂNG THẦN KINH

    Kết quả là đã xuất hiện một lĩnh vực mới của sinh học - tập tính học, nghiên cứu những dạng tập tính phức tạp của động vật.

    MÁU

      Năm 1898, khi làm việc ở Pasri, dưới sự hướng dẫn của Metchnikov, ông đã phát hiện ra rằng các kháng thể trong huyết thanh, khi bị đun nóng tới 55 o C, thực chất chúng không bị biến đổi và vẫn giữ được khả năng kết hợp với chất (kháng - nguyên) mà chúng kết hợp với nó trước khi đun nóng. Theo các dẫn liệu gần đây, Edison cùng với cộng sự của mình là Xamuen Laurenxơ Caxe (sinh năm 1927), vào những năm đầu của năm thứ 60, đã tìm được nòi virut gây bệnh sởi đã bị làm yếu thuận tiện để chế thành vac xin, và có lẽ người ta có thể đoạn tuyệt được với loại bệnh trẻ em này.

      TRAO ÐỔI CHẤT I. HểA HỌC CHỮA BỆNH

      CHẤT KHÁNG SINH VÀ CHẤT TRỪ SÂU

      Dù rằng bản thân tirotrixin không phải là tác nhân rất hiệu quả, nhưng nó vẫn khêu gợi hứng thú của các nhà bác học chú ý tới điều mà nhà vi khuẩn học người Scôtlan là Alecxander Flemming (881 - 1955) đã phát hiện hàng chục năm trước. Chính vì vậy nhà bệnh lý học người Anh là Oante Flori (sinh năm 1898) cộng tác với nhà hóa sinh học người Anh là Enet Sein (sinh năm 1906), đã định giải quyết vấn đề tách penixilin, xác định cấu trúc của penixilin và tìm những phương pháp công nghệ để sản xuất penixilin.

      NHỮNG SẢN PHẨM THAY ÐỔI CHẤT TRUNG GIAN

      Có thể dùng phương pháp của nhà hóa sinh học người Ðức là Otto Henric Vacbua (sinh năm 1883) nghiên cứu và ứng dụng vào năm1923 để nghiên cứu các giai đoạn phân hủy glycogen xãy ra sau khi phân hủy axit Lactic với sự tham gia của oxy. Phương pháp Vacbua cho phép đo nhu cầu oxy bằng những lát cắt rất mỏng các mô sống. Thí nghiệm tiến hành như sau: lát cắt mô sống được bỏ vào màu đựng trong một bình nhỏ, cổ có gắn chặt một ống cong hình chữ U. Các mô sử dụng O2 trong bình và CO2 do môi trường thải ra bị dung dịch kiềm hấp thụ tạo thành khoảng chân không nhỏ ở trong bình, và chất lỏng trong ống cong hình chữ U dâng lên về phía bình thí nghiệm vì trong bình có khoảng chân không - ND). Những chất đồng vị phóng xạ đã giúp nhà sinh học người Mỹ là Menvin Kenvin ( sinh năm 1911) làm sáng tỏ những chi tiết tinh vi nhất của các phản ứng nối tiếp nhau trong quá trình quang hợp mà do kết quả của quang hợp, cây xanh biến quang năng thành hóa năng cung cấp thức ăn và oxy cho thế giới động vật.

      SINH HỌC PHÂN TỬ -PROTIT I. ENZIM VÀ COENZIM

      ÐIỆN DI VÀ NHIỄU XẠ TIA RƠNGEN

      Năm 1956, khi dùng những phương pháp vật lý học mới và máy tính, một nhóm bác học dưới sự lãnh đạo của nhà hoá học hữu cơ người Scotland là Alexander Todder (sinh năm 1907) đã làm sáng tỏ cấu trúc chi tiết của vitamin B12 Bởi vì vitamin này chứa nhóm xianua, nguyên tử coban và nhóm amin ở giữa các cấu trúc khác nên vitamin này có tên là xianocobalamin. Năm 1960, khi dùng phương pháp nhiễu xạ tia Rơgen và các máy tính, hai nhà hóa sinh học người Anh là Max Fecdinan Perutz (sinh năm 1912) và John Cauderi Kendrew (sinh năm 1917) đã đưa ra cấu trúc hoàn chỉnh của phân tử miôglôbin (protit của cơ, trong chừng mực nào đó gần giống hemôglôbin nhưng nhỏ hơn hemôglôbin bốn lần) với sự chỉ dẫn chính xác về sự sắp xếp cuả từng axitamin một.

      PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ

      Năm 1926, hai thầy thuốc người Mỹ là Jojơ Risa Mainôt (1885-1950) và William Peri Mefi (sinh năm 1892) đã nhận thấy cho thêm gan một cách đều đặn vào khẩu phần ăn kiêng của người bệnh thiếu máu ác tính đã cứu họ thóat khỏi cái chết hiển nhiên. Năm 1944, người ta đã tìm ra lối thoát khi hai nhà hoá sinh học người Anh là Actua Zon Pote Martin (sinh năm 1910) và Risa Loren Minlington Sanger (sinh năm 1914) đã dùng giấy lọc đơn giản trong phương pháp sắc ký.

      TRÌNH TỰ SẮP XẾP CỦA CÁC AXIT AMIN

      Ðáng tiếc là những công trình của Txvet trôi qua không ai biết tới, và 15 năm sau Vinsơte sau khi dùng lại phương pháp của Txvet mới cộng nhận phương pháp này. Ðiều đó, đến lượt mình lại cho phép xác định thành phần axit amin của các loại protit, giống như người ta xác định số nguyên tử trong các nguyên tố khác nhau tham gia trong một hợp chất nào đó.

      SINH HỌC PHÂN TỬ- AXIT NUCLEIC I. VIRUT VÀ GEN

      CẤU TRÚC CỦA AXIT NUCLEIC

      Những đồng nghiệp của ông ở trường đại học Tổng hợp Cambridge là nhà hóa sinh học Frensis Hari Captain Crick (sinh năm 1916) và nhà hóa sinh học người Mỹ là Jame Duc Watson (sinh năm 1928) đã cố gắng xây dựng cấu trúc phân tử sao cho cấu trúc phân tử ấy giải thích được những tài liệu của Uynkinxs Trước đó không lâu, Pauling đã đề ra giả thuyết cấu tạo hình xoắn ốc của phân tử protit. Hơn nữa còn xuất hiện cách giải thích có thể chấp nhận được về các giai đoạn chủ yếu của sự phân bào có tơ, sự tăng gấp đôi số thể nhiễm sắc, cơ chế gần gũi với vấn đề này là sự sinh sản của virut trong tế bào.

      MẬT MÃ DI TRUYỀN

      Nếu phân tử ADN ban đầu chạy dọc theo chiều dài của thể nhiễm sắc (hoặc virut), thì quá trình được kết thúc bằng sự hình thành hai thể nhiễm sắc giống in như nhau ở nơi mà trước đó chỉ có một thể nhiễm sắc. Sự điều chỉnh cách tổ hợpü trinucleotit cho khớp với axit amin (nghĩa là cách tổ hợp nucleotit như thế nào và theo trật tự kế tiếp nhau như thế nào trong thành phần của ARN-thông tin cho phù hợp với một axit amin nhất định) là một vấn đề sinh học có tầm quan trọng bậc nhất vào thời kỳ đầu những năm 60 có quan hệ tới việc dò đọc mật mã thông tin di truyền.

      NGUỒN GỐC CỦA SỰ SỐNG

      Những tài liệu mới về hóa học Vũ trụ cho phép nhà hóa học người Mỹ là Garon Clayton Uri (sinh năm 1893) đề ra giả thiết là khí quyển nguyên thuỷ của trái đất chỉ có hydro và các khí chứa hydro như metan và amoniac, trong khí quyển này hoàn toàn không có oxy tự do và nghĩa là trong những lớp thượng tầng- khí quyển không có ozon (O3-một trong các dạng của oxy). Rất khó tưởng tượng ra quá trình tiến hóa trong thời kỳ đầu tồn tại của Trái đất, nhưng khi chúng ta đặt chân lên mặt trăng, có thể chúng ta sẽ được làm quen với quá trình hóa học cuả các dạng tiền sinh vật.