Các nhà khoa học vừa giải mã bí mật chuyển động của tinh trùng, hứa hẹn sẽ giúp chữa vô sinh và nhiều loại bệnh trong tương lai

Cách mà tinh trùng di chuyển thật chẳng giống với bất kì một sinh vật nào cả. Thử nghĩ mà xem, trong khi đầu nó nghoẹo một đằng, thì đuôi nó lại quẩy một nẻo, ấy thế mà "anh bạn nhỏ" vẫn bơi bơi như đúng rồi.

Vậy liệu bạn có bao giờ tự hỏi là làm sao và bằng cách nào mà tinh trùng lại di chuyển "ngoằn ngoèo" như vậy?

Hermes Gadȇlha, nhà nghiên cứu đến từ Đại học York đã dành nhiều công sức để giải mã bí ẩn này. Ông là nhà sinh toán học và là tác giả của nghiên cứu được công bố mới đây về cơ chế "uốn lượn" của tinh trùng.

"Chìa khóa của vấn đề nằm ở việc hiểu được bằng cách nào tinh trùng có thể hòa hợp các chuyển động của... chính nó," Gadȇlha phát biểu với tờ Inverse thông qua Skype từ văn phòng của mình ở Anh, nơi tràn ngập các hình ảnh ( khoa học nhé!) về tinh trùng. "Chúng tôi có rất nhiều câu hỏi ở phía trước."

Các nhà nghiên cứu đã để ý đến sự uốn lượn của tinh trùng từ những năm 1960, tuy vậy một số câu trả lời mới chỉ đến trong mười năm đổ lại đây. Như vào năm 2009, có thể nói một vài thí nghiệm hiện đại đầu tiên về đuôi tinh trùng đã được thực hiện. Trong ánh mắt ngỡ ngàng của nhiều nhà khoa học, nghiên cứu đã chỉ ra rằng tinh trùng luôn ngọ nguậy theo một "công thức" cụ thể và riêng biệt, được đặt tên là "hiệu ứng phản-uốn-lượn" (the counterbend phenomenon)

Các nghiên cứu trước đây cũng đã chỉ ra chính xác cái "cơ chế uốn" đó: Tinh trùng vốn chứa đầy các 'lò xo' đàn hồi cao, tương tự như các ống trụ xi-lanh trong xe máy vậy. Các 'lò xo' này giúp chúng duy trì hình dạng và di chuyển dễ dàng, đồng thời bó vào nhau cực kì chặt ở điểm kết nối giữa đầu và đuôi tinh trùng, đến nỗi cái đuôi luôn bị ép uốn ngược lại so với cơ thể mỗi khi di chuyển, tạo nên cách di chuyển "ngoằn nghoèo" đặc trưng như vậy.

Nhưng có vẻ như mọi chuyện chưa dừng lại ở đó.

Trong nghiên cứu mới nhất của mình, Gadȇlha và các đồng nghiệp đã đưa những hiểu biết về tinh trùng của chúng ta lên một tầm cao mới, khi làm một việc mà trước đây chưa ai làm: xây dựng các mô hình toán học nhằm quan sát chuyển động của tinh trùng.

Tinh trùng chưa bao giờ trông bác học đến thế

Gadȇlha và đồng nghiệp của ông đã khám phá ra rằng các bó lò xo không chỉ giúp cấu thành nên cơ thể vật lý của con tinh trùng - mà chúng còn giúp cho thông tin được lan truyền hiệu quả xuyên suốt cơ thể nhỏ bé đó.

"Chiếc đuôi này thực sự thông minh hơn ta tưởng rất nhiều," Gadȇlha nói. Ông thậm chí còn so sánh những gì diễn ra trong đuôi tinh trùng với một đội chèo thuyền bị bịt mắt. Kể cả những thành viên trong thuyền có không nhìn thấy người khác, họ vẫn cộng tác với nhau hoàn hảo nhờ vào khả năng cảm nhận chuyển động của con thuyền. Bằng cách này những cơ vận động khác nhau của tinh trùng có thể điều phối chuyển động của chúng, với hy vọng chiến thắng trong cuộc đua sinh sản bằng việc trở thành 'người' đầu tiên thụ tinh trứng.

***

Hẳn là điều này rất hay ho, nhưng Gadȇlha thậm chí còn tham vọng hơn với những thành quả nghiên cứu của mình. Rất nhiều tỏ chức sinh học có đuôi tương tự, và với kiến thức tiền đề này, ông hy vọng sẽ giúp chiến thắng bệnh tật và tăng cường khả năng sinh sản của con người. Ông đặc biệt quan tâm đến kí sinh trùng trypanosoma, loại kí sinh trùng gây nên các căn bệnh đáng sợ như hội chứng sốt ngủ (sleeping sickness) hay bệnh Chaga ở quê hương Brazil của ông cũng như những vùng đất khác trên thế giới.

Trypanosoma tuy có đuôi như tinh trùng, nhưng lại di chuyển theo chiều ngược lại. Gadȇlha mong muốn giải mã bí ẩn rằng tại sao với cùng một cấu trúc vật lý lại có thể cấu thành nên hai hình thái chuyển động khác biệt đến vậy. Điều này cũng giúp chúng ta tăng cường các quy trình cốt yếu như lai giống nhân tạo vật nuôi hay các loài sắp tuyệt chủng, hay chống lại các loại bệnh lây lan chết người.

Khuẩn Trypanosoma

Gadȇlha còn tin rằng hiểu biết về tinh trùng và các sinh thể nhỏ sẽ giúp chúng ta xây dựng các robot mini tốt hơn. Những loại robot này đang được nghiên cứu ở các phòng thí nghiệm trên khắp thế giới, với hy vọng một ngày chúng sẽ là giải pháp thay thế cho các thủ tục phẫu thuật xâm lấn, hay thậm chí còn thay thế cho các tế bào.

Dựa vào lời của Gadȇlha, có thể thấy tương lai của ngành khoa học "đuôi tinh trùng" hứa hẹn sẽ đầy thú vị trong tương lai, nhưng cũng sẽ rất ngoằn nghoèo, như chính chuyển động của nó vậy

Tham khảo: Inverse