Thiên nhiên kì diệu: Đây là những sinh vật khiến bạn tin vào sự bất tử

Giống như mọi nhân vật bất tử vẫn phàn nàn: phải sống lâu mới thấy đó là lời nguyền chứ không phải là điều may mắn, khi mà một người bất tử sẽ thấy mọi thứ xung quanh mình dần mục rữa, úa tàn theo thời gian. Con người tự luận ra được như vậy, nhưng con vật thì không nên chúng chẳng sợ: có những con vật trên lý thuyết là bất tử, thậm chí còn thuộc phạm trù "trẻ mãi không già".

Ta đang nói tới khía cạnh "bất tử về mặt sinh học", nhưng các nhà sinh vật học không thích thuật ngữ "bất tử" chút nào. 

Giáo sư Bosch nói không sai. Những dạng sống "bất tử về mặt sinh học" hoàn toàn có thể chết, chúng có thể bị ăn mất, mắc bệnh mà chết hoặc tử vong do môi trường sống thay đổi đột ngột. Nhưng khác với con người, những dạng sống đang được nói tới không mấy khi chết vì tuổi cao.

Nói một cách đơn giản hơn nữa: bất tử về mặt sinh học có thể chết, nhưng dường như chúng không già đi.

Loài thường xanh thuộc họ thông, có tên bristlecone pine là ví dụ đầu tiên. Một số cá thể sống tại Bắc Mỹ có tuổi đời rất lâu, nó đã bắt đầu mọc từ 5.000 năm trước, hồi đó loài người vẫn còn đang đánh nhau bằng giáo mác. Vẻ ngoài của nó khiến ta đoán ngay rằng nó đã sống tới cả vài thiên niên kỉ.

 Vẻ ngoài già nua có thể khiến người ta nghĩ rằng đây là cái cây chết, thế nhưng khi nghiên cứu kĩ, bristlecone pine mang lại một câu chuyện hoàn toàn khác.

Nghiên cứu đăng tải năm 2001 đã so sánh phấn và hạt của cây có trong 4.700 năm qua, phát hiện ra rằng chúng chẳng có nhiều thay đổi. Những mô sống trong cây vẫn hoạt động như thời kì tươi trẻ của nó vậy. Vẻ ngoài xù xì, già nua che giấu cho sức sống mãnh liệt của từng tế bào bên trong: cây vẫn trẻ trung như 5.000 năm trước.

Không ai rõ làm cách nào mà cây bristlecone pine làm được thế, mà cách thức cái cây bất tử về mặt sinh học vẫn chưa được nghiên cứu kĩ. 

"Có diễn ra hiện tượng đột biến, sẽ có những điều không hay xảy ra", ông Thomas nói. "Nhưng cũng như cách thức thế giới vi khuẩn tồn tại vậy, những tế bào không đột biến hoạt động hiệu quả hơn các tế bào bị hỏng".

Nhà nghiên cứu Lieven De Veylder tại Đại học Ghent, Bỉ đề xuất một khả năng khác. Ông nghĩ rằng yếu tố chủ chốt nằm tại lượng tế bào nằm trong mô phân sinh, có tên "trung tâm thụ động". Tại đây, hiện tượng phân bào diễn ra chậm hơn bình thường, nhiều khả năng kéo chậm cả quá trình phân bào tại mô phân sinh. 

Năm 2011, De Veylder và đội ngũ nghiên cứu đã tìm ra một protein có thể có khả năng điều khiển "trung tâm thụ động", tên là Arabidopsis. Các protein tương tự có thể chính là thứ khiến sinh vật sống được cả ngàn năm, có điều không phải cây nào cũng may mắn thế. Bởi lẽ các sinh vật khác đều có nhịp độ sống quá nhanh.

Vì cây đứng một chỗ, rõ ràng là nhịp sống của nó không thể nhanh bằng các loài động vật tung tăng muôn nơi được, xét cả về tốc độ di chuyển lẫn tốc độ phân chia tế bào. Đó có lẽ là lý do tại sao động vật chỉ sống được nhiều nhất vài trăm năm trước khi chúng chết đi. Vẫn có một trường hợp đặc biệt: những động vật sống theo nhóm, thành từng cụm cá thể lớn như san hô có thể sống tới 4.000 năm.

Con trai tên Ming (là con trai tên là Ming, không phải cậu trai tên Minh) là cá thể sống sống lâu nhất từng được ghi lại. Khi các nhà khoa học tìm thấy Ming ngoài bờ biển Iceland, nó được xác định là đã đạt 507 tuổi. Nhiều khả năng con trai cao tuổi chết là do nó bị các nhà khoa học mang về nghiên cứu. Cũng phải suy xét lại: nếu không bắt được nó, ta sẽ chẳng thể biết một cá thể động vật đơn lẻ có thể sống được bao lâu.

Ming đã chết, nhưng rất có thể nó là sinh vật "bất tử về mặt sinh học". Trong tế bào động vật nói chung, những phân tử chứa oxy sẽ tương tác với màng bọc, tạo ra những phân tử rất nhỏ có khả năng gây tổn thương tế bào. Nhưng nghiên cứu hồi năm 2012 chỉ ra rằng tế bào trai biển có một lớp màng đặc biệt, ngăn chặn mọi tổn thương vừa nêu.

Cũng phải nói cụ thể rằng Ming là động vật có tuổi thọ cao nhất có thể xác định được. Vì nó là động vật thân mềm, nên các nhà sinh vật học có thể đếm được tuổi của nó trên vỏ trai, cũng giống cách đếm số vòng của cây thân gỗ để ra tuổi vậy.

Có thể kể tới loài Hydra, một động vật thân mềm giống sứa. Những động vật nhỏ thường không sống được lâu, nhưng đã có trường hợp một nhà sinh vật học giữ con Hydra trong phòng thí nghiệm được tới 4 năm. Vậy là quá lâu so với một con vật chỉ dài có 15 mm. Chưa hết, trong suốt 4 năm nằm trong bể, con Hydra không hề già đi chút nào, các tế bào vẫn trẻ trung như ngày đầu tới phòng thí nghiệm.

Quá khó để đo đạc thời gian một con Hydra có thể sống là bao lâu. Có thể là vài năm trước khi nó bị bệnh mà chết, nhưng cũng có thể tới cả 10.000 năm. Nghiên cứu sau này lại một lần nữa chỉ ra rằng sự bất tử về mặt sinh học có liên quan tới tế bào gốc.

Hydra có một bộ tế bào gốc rất dày đặc trong thể tích cơ thể bé xíu. Nhiều đến mức khi gặp tai nạn, cơ thể con Hydra có thể tự tạo ra bộ phận mới để thay. Đó chính là lý do tên nó là Hydra: loài rồng hydra trong truyền thuyết có thể mọc lại được đầu sau khi bị cắt.

Việc tự tái tạo cũng không chỉ khiến Hydra gần như miễn nhiễm với tổn thương từ bên ngoài, đó còn là cách Hydra sinh sản. Nó không sinh sôi bằng cách giao phối, mà tự tạo ra một bản sao tí hon của chính mình. Từ ba tế bào gốc tách biệt, nó tự tạo thành tất cả các mô sống cần thiết cho một sinh vật Hydra mới phát triển. Ba tế bào gốc đều có một điểm chung: đó là protein FoxO. Nhà nghiên cứu Bosch cho rằng FoxO chính là chìa khóa của "trường sinh bất lão".

Cách thức FoxO khiến Hydra trẻ mãi không già vẫn chưa dược nghiên cứu xong. Thế nhưng các chuyên gia cho rằng FoxO có vẻ là cơ chế chống lão hóa chung của toàn thế giới động vật. Con người ta cũng có vài phiên bản của FoxO, thường tìm thấy trong những cá nhân thọ ngoài 100 tuổi. Phải đính chính: những cá nhân thọ 100 tuổi không bất tử sinh học giống với loài Hydra đâu.

Cụm "không bất tử giống Hydra" có thể áp lên một sinh vật khác, đó là con sứa. Đó là vì nó bất tử thật.

Để hiểu tại sao con sứa có thể bất tử, ta hãy tìm hiểu về vòng đời của con sứa.

Khi trứng và tinh trùng sứa kết hợp, chúng tạo thành một ấu trùng nhỏ. Ấu trung không đơn giản là phát triển thành con sứa trưởng thành, mà tự gieo mình xuống một bề mặt cứng, biến thành một cấu trúc mô mềm có tên là "polyp – sinh vật đơn bào dạng ống".

Đa số polyp sinh sản giống như Hydra (bản thân Hydra cũng là một polyp): tự nhân bản chính mình. Nhưng ở một số loài nhất định, polyp phát triển theo cách thức khác. Chúng tạo thành những con sứa hoặc đực hoặc cái, bơi tự do trong nước và lại tạo ra trứng và tinh trùng, bắt đầu một vòng đời mới.

Phần lớn sứa có thể quay ngược cơ thể lại về lúc trước trong suốt vòng đời mình, chỉ mất khả năng này khi đạt tới giai đoạn trưởng thành và có khả năng sinh sản. Đây là luật chung của đa số sứa.

Lại một cơ chế bất tử khác rơi vào bóng tối bí ẩn. Cũng tại con sứa nó vốn không giống ai, chẳng giống loài vật nào khác từ cách sinh sản cho tới cách bất tử; rất có thể "khả năng sinh sản" và việc "bất tử" liên quan tới nhau. Nếu đúng là tế bào gốc là chìa khóa của bất tử về mặt sinh học, những sinh vật chứa lượng lớn tế bào gốc để tự nhân bản chính mình, tự sinh sản sẽ thường bất tử.

Nhưng nếu đúng thế, sẽ tồn tại một mặt trái: mọi sinh vật sinh tồn dựa trên cơ chế giao phối để sinh sản, duy trì nòi giống sẽ không thể bất tử. "Có thể tranh luận rằng việc tạo ra trứng và tinh trùng rất tốn năng lượng, khiến cho sinh vật chết sớm", nhà nghiên cứu Bosch nói.

Nhưng lại có một mặt trái khác của khẳng định trên, đơn cử là loài tôm hùm Mỹ.

Đa số động vật dừng phát triển khi chúng đủ tuổi sinh sản, nhưng loài tôm hùm Mỹ lại không như vậy. Những con trưởng thành có thể tự tái tạo bộ phận khi mất một phần cơ thể. Hai điều này, "phát triển không ngừng" và "tự tái tạo", cho thấy tôm hùm Mỹ có khả năng phục hồi đáng kinh ngạc ngay cả khi cao tuổi. Có những cá thể được bắt về khi đang ở tuổi 140.

Việc tôm hùm có thể sống dai nhiều khả năng là do ADN của chúng hoạt động khác biệt. Ở cuối nhiễm sắc thể của tôm hùm Mỹ có một bộ phận đặc biệt có tên telomere, có chức năng bảo vệ ADN. Thông thường, khi việc phân bào diễn ra và nhiễm sắc thể nhân đôi, telomere sẽ ngắn lại chút vì việc phân bào không thể kéo hết chiều dài của nhiễm sắc thể được.

Kết luận: telomere mà ngắn thì vòng đời sẽ ngắn.

Con tôm hùm Mỹ không đồng ý với những gì thiên nhiên ban cho nó, trong người nó có một enzyme làm dài telomere có tên telomerase. Nghiên cứu hồi năm 1998 chỉ ra rằng toàn bộ các cơ quan của tôm hùm Mỹ đều có telomerase, khiến cho tế bào trẻ được lâu hơn.

Telomere dường như là cách hoàn hảo để một sinh vật đạt được sự bất tử. Nhưng ta có quá ít bằng chứng cho thấy các sinh vật khác cũng có cơ chế tương tự; không thấy xuất hiện telomere trong cây bất tử hay những loài động vật cấp thấp như con sứa. Ông Bosch nói rằng có lẽ telomere chỉ tồn tại trong các động vật cấp cao.

Nhiều động vật có vú chứa telomerase - enzyme làm dài telomere. Trên người, chúng tồn tại trong tế bào HeLA: tế bào "bất tử" đầu tiên từng được khám phá ra.

Đây không phải là tin vui đâu. HeLa có tên vậy là vì chúng được lấy từ cơ thể của Henrientta Lacks, bà mất vì ung thư đốt sống cổ năm 1951. Enzyme telomerase đã cho phép khối u phát triển mạnh và lan rộng, có lẽ đây chính là lý do tại sao enzyme đặc biệt trên chỉ tồn tại trong một số loài động vật có vú. Tế bào ung thư HeLa có khả năng bất tử, nhưng nó đã cướp đi mạng sống của Henrietta Lacks.

Tế bào ung thư không phải loại tế bào bất tử duy nhất có trong cơ thể người. Chuỗi tế bào mầm cũng không già đi. Đó là những tế bào tạo ra trứng và tinh trùng, chúng phải có khả năng không già để trẻ sơ sinh ra đời mà không bị già trước tuổi.

Chuyện gì xảy ra nếu như con sơ sinh không mang tế bào đúng với độ tuổi của mình? Ta có cừu Dolly là minh chứng rõ ràng nhất.

Cừu Dolly được nhân bản vô tính từ tế bào tuyến vú, không có cơ chế bảo vệ khỏi lão hóa nên vừa sinh ra, Dolly đã già trước tuổi. Telomere trong cừu Dolly vừa sinh ra đã ngắn, nên nó già nhanh hơn "bạn cùng trang lứa" nhiều. Dolly mắc bệnh phổi nặng, các nhà khoa học đã sớm cho nó an nghỉ.

"Cách thức bất tử của những dạng sống giống chúng ta là như vậy đó, ta có cơ chế vặn ngược tuổi tế bào", nhà nghiên cứu Howard Thomas nói. Có điều ta không biết vặn thế nào thôi. Enzyme telomerase nhiều khả năng là một yếu tố quan trọng, nhưng cũng chưa phải là khẳng định cuối cùng. Ta chưa biết cách chống lão hóa, cải lão hoàn đồng đâu.

Bất tử vẫn là một gánh nặng mà cá nhân có được sẽ phải gánh chịu. Trong truyền thuyết, chàng hoàng tử Tithonus thành Troy đẹp trai tới mức quyến rũ được Eos, nữ thần bình minh. Eos xin được thần Zeus ban cho Tithonus sự bất tử để hai người – một thần một người phàm - ở bên nhau mãi mãi.

Zeus "rộng lượng" ban cho Tithonus sự bất tử, nhưng Tithonus vẫn có thể già đi. Theo năm tháng, chàng hoàng tử đẹp trai dần mất đi vẻ ngoài và không còn minh mẫn. Eos nhanh chóng chán việc phải cặp kè với một lão già, đã biệt giam chàng hoàng tử mãi mãi.

Câu chuyện để lại cho ta bài học gì? Có lẽ là tận dụng tất cả thời khắc của tuổi trẻ hiện ta đang có. Tuổi trẻ mà!

Tham khảo BBC, Wired, Wikipedia