VÌ SAO CON NGƯỜI KHÔNG BÂT TỬ?

BS. VŨ HƯỚNG VĂN

Để trả lời câu hỏi này nhiều nhà khoa học đã ra sức nghiên cứu. Có nhiều người cho rằng đời người là một khối lượng vật chất và cuộc đời tồn tại như một ngọn nến được đốt lên khi chào đời và sẽ tắt khi nến cháy hết. Hoặc như chiếc đồng hồ chạy pin, khi pin hết đồng hồ ngừng lại. Những năm gần đây, nhiều nghiên cứu thí nghiệm cho phép đưa ra các lý thuyết gen về sự lão hóa. Theo đó cuộc sống và cái chết đã được lập chương trình saün bởi gen di truyền, tựa như trong mỗi chúng ta đã có saün "đồng hồ gen" ấn định tuổi thọ.

Con số 50 nghiệt ngã

Một số nhà khoa học cho rằng sự điều hòa chức năng, kể cả sự lão hóa được kiểm soát không phải bởi các đồng hồ sinh học đặc biệt vốn có của toàn cơ thể mà rất nhiều "đồng hồ" đặt ở trong từng tế bào. Bằng chứng cho điều đó là sự phát kiến vào năm 1961 của Tiến sĩ Hayflik ở trường Đại học Tổng hợp Florida (Mỹ). Trước đây các nhà khoa học vẫn cho rằng, các tế bào trong các mô nuôi cấy có số lần phân chia không hạn chế, tức là bất tử. Nhưng Hayflik đã chứng minh rằng chỉ có các tế bào ung thư mới bất tử, còn các tế bào bình thường chỉ phân chia đến giới hạn 50 ? 10 lần rồi ngừng phân chia và chết đi. Nếu như dùng nhiệt độ rất thấp để làm ngừng phân chia, rồi một thời gian sau lại hoạt hóa cho nó phân chia trở lại, nó vẫn nhớ số lần phân chia trước khi ngừng và tiếp tục phân chia đến con số giới hạn là thôi. Ông ta đã làm đông lạnh kỹ càng loại tế bào đã chia được 30 lần. Cái gì đã xảy ra? Các tế bào "vẫn nhớ" là chúng đã phân chia bao nhiêu lần, còn phải phân chia bao nhiêu lần nữa và sau khi đã tan băng chúng chỉ thực hiện có 20 lần chia nữa rồi ngừng lại. Phân chia đầy đủ 50 lần chỉ có ở các tế bào bào thai, còn các tế bào ở người lớn thì người càng già số lần phân chia còn lại càng ít. Hiệu ứng này về sau được mang tên Hayflik (hiệu ứng Hâyphơlich). Nhưng tác giả của phát minh này cũng như nhiều nhà khoa học khác một thời gian dài sau đó không giải thích được nguyên nhân hành động này của tế bào.

Chuỗi xoắn kép so le

Để hiểu vấn đề này, hãy nói vài lời về ADN. Phân tử ADN được cấu thành từ 2 chuỗi xoắn polynucleotit, chuỗi nọ xoắn quanh chuỗi kia tạo nên chuỗi xoắn kép, do 2 nhà khoa học trẻ Watson và Crick tìm ra và đã được giải thưởng Nobel.

Cho đến năm 1973 nhà khoa học Alexei Olovnikov (Liên Xô cũ) đưa ra giả thuyết là cứ mỗi lần phân chia của tế bào, phân tử ADN (Axit Dezoxyribonucleic) lại ngắn đi một ít. Khi sự rút ngắn này đụng đến một gen quan trọng cho sự sống thì tế bào chết. Ông giải thích sự "tam sao thất bản" này như sau: Các phân tử ADN của mỗi tế bào khi phân chia thì hai sợi xoắn kép giãn ra, tách đôi để tạo ra chuỗi xoắn mới, với hai dãy enzym tích tụ từ quá trình này không đủ khả năng lặp lại toàn bộ cả hai sợi phân tử ADN. Một trong hai sợi xoắn kép bao giờ cũng bị ngắn hơn sợi kia. Cứ mỗi lần tách ra là phân tử ADN lại mất một ít thành phần của nó giống như "miếng da lừa" (trong tác phẩm của Banzăc, nhà văn vĩ đại, người Pháp) của chàng họa sĩ nọ biết thực hiện lời nguyện của chàng, nhưng cứ sau mỗi lần ước là miếng da lại co nhỏ đi. Sự co ngắn không tránh khỏi của các phân tử ADN được Olovnikov gọi là sự "co mép lề" hay "cắt khúc cuối" (marginotomie). Ông giải thích hiện tượng này như sau: các chuỗi ADN con được tạo thành do di chuyển của men ADN - Polymeraza dọc theo chuỗi mẹ. Các trung tâm nhận biết và trung tâm xúc tác của men này nằm cách nhau. Khi trung tâm nhận biết (ví như đầu tàu hỏa) đi đến chuỗi ADN mẹ thì trung tâm xúc tác (toa cuối đoàn tàu) ngừng ở cách đoạn cuối ADN một khoảng và khoảng còn lại đó không được sao chép. ADN còn bị thu ngắn là do việc tổng hợp các chuỗi sao chép được bắt đầu với những phân tử ARN (Axit Ribonucleic) ngắn. Sau khi tổng hợp xong chuỗi sao chép ARN được loại ra, vì vậy bản sao thường ngắn hơn bản gốc.

Thước đo cuộc đời

Hiện tượng "co mép lề" ADN đã có nhiều cố gắng chứng minh, tuy nhiên có diễn ra như thế nào thì cho đến nay các phương tiện thực nghiệm chưa cho phép khẳng định chính xác. Điều này đã khiến nhiều nhà khoa học rất quan tâm. Nhà khoa học nữ Barbara Mc Clintock người được giải thưởng Nobel về y học, khi nghiên cứu về ngô đã thấy rằng nhiễm sắc thể (có trong nhân tế bào, chúng được tạo thành từ ADN, ARN, và protein) trở nên không ổn định một cách lạ lùng khi chúng bị phân chia ra.

Herman Muller, người cũng từng được giải Nobel cũng có những nhận định tương tự Barbara khi nghiên cứu loài ruồi giấm. Ở các đầu mút của nhiễm sắc thể bình thường phải tồn tại một cấu trúc phân tử nào đó có tác dụng ổn định chúng. Và Herman Muller gọi chúng là "telomeres" (theo tiếng Hy Lạp telo có nghĩa là cuối ; còn meres phần). Chính telomeres nằm ở chuỗi tế bào sẽ chết, chiều dài của telomeres tỷ lệ với tuổi thọ này không? Nhiều phòng thí nghiệm ở Mỹ và một số nước hiện đang lao vào tìm lời giải đáp.

Các telomeres như một thứ bảo hiểm làm chậm hiệu ứng của thời gian đối với các nhiễm sắc thể. Ngày nay với những kỹ thuật hiện đại, người ta đã có thể tách riêng các telomeres ra khỏi chuỗi ADN làm rõ sự rút ngắn telomeres, cũng như đo được nhịp điệu co ngắn của telomeres chia tế bào. Người có tuổi càng cao thì telomeres của họ càng ngắn. Theo tính toán telomeres của nguyên bào sợi của người nơi sản sinh ra chất colagen cứ mỗi năm mất khoảng 20 phân tử. Khi các telomeres trở nên quá ngắn thì các nhiễm sắc thể sẽ kém bền vững, chúng không thể bám vào được màng nhân tế bào, chúng bị dính vào nhau và có hình dạng kỳ dị. Hậu quả là các tế bào không thể phân chia được nữa. Các nhà nghiên cứu đang bắt đầu đánh giá kích thước của telomeres như một "thước đo" chuẩn xác tuổi thọ của các tế bào. Thậm chí nhà khoa học Calvin Harley còn cho rằng nếu khi sinh ra telomeres của một người nào đó ngắn hơn bình thường, thì các tế bào của người đó sẽ có tuổi thọ ngắn hơn một cách tương ứng.

Có lẽ không lâu nữa khoa học sẽ tìm ra "thước đo cuộc đời" - bản chất của vấn đề tuổi thọ để tìm cách tăng thời gian sống cho loài người.