Mọi người đều đã nghe đến từ gen. Vậy còn ‘Dự án bộ gen người’ (Human Genome Project) là gì? Dự án này sẽ mang lại cho chúng ta những điều bất ngờ vô cùng thú vị và thần thánh.
Khám phá bí ẩn về bộ gen người
Trong tế bào người có 23 cặp nhiễm sắc thể mang thông tin di truyền, trong đó có 22 cặp nhiễm sắc thể thường và 1 cặp nhiễm sắc thể giới tính. Trong số 23 cặp nhiễm sắc thể, một nửa là của người bố và nửa còn lại của người mẹ. Tổng cộng có 6 tỷ mã DNA được chứa trong các nhiễm sắc thể này.
Nhiệm vụ của ‘Dự án bộ gen người’ chính là xác định loại trình tự mã DNA này là gì, vẽ bức tranh toàn gia đình cho chúng và tìm ra các đoạn DNA có chức năng di truyền, tức là các gen. Mục đích cuối cùng là giải mã thông tin di truyền của con người.
Dự án này ban đầu được Bộ Năng lượng Mỹ và Viện Y tế Quốc gia đầu tư thúc đẩy. Sau này khi càng đi sâu vào càng phát hiện nó rất phức tạp, Mỹ thấy một mình không thể xử lý được nên tiếp tục mở rộng hợp tác quốc tế để tìm sự giúp đỡ. Vì vậy, Vương quốc Anh, Đức, Pháp, Nhật Bản, Trung Quốc liên tiếp tham gia vào, và cuối cùng ‘Dự án bộ gen người’ trở thành một dự án khám phá khoa học liên ngành và đa quốc gia khổng lồ.
Cho đến nay, con người đã giải mã trình tự 92% bộ gen, trong khi 8% bộ gen khác tạm thời đang đặt sang một bên do công nghệ hiện tại không đủ.
Ông Francis S. Collins là chủ tịch của Viện Y tế Quốc gia Hoa Kỳ và là cựu giám đốc của Viện Quốc gia về Bộ gen người. Ông cũng là người phụ trách của ‘Dự án bộ gen người’ nổi tiếng. Đứng đầu một dự án lớn như vậy, hẳn ai cũng biết Tiến sĩ Collins giỏi như thế nào trong lĩnh vực này.
Theo suy nghĩ của người bình thường, một nhà khoa học hàng đầu như Tiến sĩ Collins chuyên nghiên cứu khoa học, có thể thay đổi mã của sinh mệnh và thậm chí tạo ra các loài mới chỉ bằng cách động một chút dao kéo di truyền. Ông chắc hẳn là một người hoàn toàn vô Thần và sẽ không tin rằng sinh mệnh do Thần sáng tạo ra.
Tuy nhiên, sự thật lại ngược lại. Bản thân Tiến sĩ Collins cũng tự giới thiệu rằng mình từng là một người theo chủ nghĩa vô Thần, sau khi vào trường y khoa để nghiên cứu về DNA, ông đã có nhiều suy nghĩ hơn về sự sống, đến năm 27 tuổi, cuối cùng ông đã trở thành một tín đồ Cơ đốc chân chính thuần thành, tín ngưỡng Thần. Một số đồng nghiệp của Tiến sĩ Collins sau khi biết ông bắt đầu tín Thần đã cho rằng ông là một kẻ tự sát có lý trí, thậm chí còn dự đoán rằng Tiến sĩ Collins sẽ sớm bị nổ tung đầu bởi sự mâu thuẫn giữa nghiên cứu khoa học và tín ngưỡng.
Tuy nhiên, sau bao nhiêu năm, đầu não của Tiến sĩ Collins không những không phát nổ mà còn trí huệ hơn, giúp ông gặt hái được nhiều thành công trong lĩnh vực sinh học phân tử có tính cạnh tranh cao và trở thành nhân vật nòng cốt trong lĩnh vực này. Và với việc con người nghiên cứu sâu thêm về DNA, có nhiều nhà nghiên cứu giống như Tiến sĩ Collins, đã ngày càng cảm nhận rõ hơn về sự tồn tại của Thần. Lý do đằng sau sự việc này là gì?
-
- Tiến sĩ Francis S. Collins là chủ tịch của Viện Y tế Quốc gia Hoa Kỳ và là cựu giám đốc của Viện Quốc gia về Bộ gen người. (Ảnh: Wikipedia)
Mã DNA chứa lượng thông tin khổng lồ
Trước khi chúng ta bước vào thế giới DNA, hãy để tôi hỏi bạn hai câu hỏi. Câu hỏi đầu tiên là, nếu sáng nay bạn ra khỏi nhà và phát hiện những chiếc lá rơi trên mặt đất xếp thành hàng chữ: ‘chào buổi sáng’, bạn có nghĩ rằng đó là có người đang cố tình tạo bất ngờ cho bạn, hay đó là một kiệt tác vô thức của gió mùa thu?
Câu hỏi thứ hai, nếu ai đó nói rằng một con khỉ ngồi trước máy tính và liên tục nhấn phím 0 và 1 một cách ngẫu nhiên, và kết quả là hệ điều hành MacOS được viết ra, bạn có tin không?
Bạn hãy ghi nhớ câu trả lời của mình và chúng ta hãy đi đến thế giới vi quan để xem DNA trông như thế nào.
Cấu trúc chuỗi xoắn kép này của DNA được nhà sinh vật học người Mỹ James Watson và nhà sinh vật học người Anh Francis Crick phát hiện vào năm 1953. Giới khoa học khi đó đã cảm thán: Điều này mở ra cho nhân loại cánh cửa lớn trong tìm kiếm bí mật di truyền.
Việc truyền tải thông tin di truyền trong DNA do 4 nucleobase chịu trách nhiệm, đó là A-adenine, T-thymine, G-guanine và C-cytosine. Chúng ta sẽ sử dụng các chữ cái để chỉ chúng ở phần sau.
Bốn cơ sở này cứ hai cái bắt cặp với nhau. AT là một cặp và CG là một cặp. Sự hoán vị và tổ hợp khác nhau của các cặp cơ sở này xác định các đặc điểm di truyền vật chất của sinh vật, chẳng hạn như cao, thấp, béo và gầy và các đặc điểm di truyền phi vật chất chẳng hạn như tính cách, trí thông minh, v.v.
Trên mỗi nhiễm sắc thể (Chromosome) của sinh vật đều có một phân tử DNA dài quấn vào nhau bằng chất histone. Phân tử DNA này có cấu trúc mạch kép xoắn, dù cuộn tròn trong nhân tế bào có kích thước khoảng 6 micron thì dường như nó vẫn nhỏ, nếu duỗi thẳng nó có thể dài tới 2m, cao hơn chiều cao trung bình của một người đàn ông trưởng thành. Nếu chúng ta sử dụng bốn chữ cái ATCG để đại diện cho cấu trúc DNA sợi kép, nó trông có giống như băng giấy đục lỗ được sử dụng trong những ngày đầu lập trình máy tính không? Vùng đục lỗ trên băng đục lỗ đại diện cho 1 và vùng không đục lỗ biểu thị 0.
Thế giới máy tính sử dụng ‘mã hóa nhị phân’. Bất kể người lập trình sử dụng ngôn ngữ lập trình nào, dù là C ++ hay Java, cuối cùng nó sẽ được chuyển đổi thành ngôn ngữ máy bao gồm ‘0, 1’. Trong thời đại kỹ thuật số, các công nghệ khác nhau mà con người thực hiện, chẳng hạn như in 3D, trí tuệ nhân tạo và công nghệ thực tế ảo / thực tế tăng cường, bao gồm cả video mà mọi người xem, đều là tổ hợp các chỉ lệnh máy tính tổ hợp một chuỗi các số 0 và 1 tạo thành.
Vì vậy, theo Tiến sĩ Collins, để đưa ý tưởng lập trình máy tính vào thế giới DNA, chúng ta có thể nói rằng DNA sử dụng ‘mã bậc bốn’, là bốn mã của ATCG. Và lượng thông tin chứa trong ‘mã bậc bốn’ này vượt xa ‘mã nhị phân’.
Ví dụ, nếu cũng có 20 mã, nếu ‘nhị phân’ được sử dụng, thì số lượng kết hợp khác nhau có thể đạt được là 2 lũy thừa 20, là 1.048.576. Sử dụng ‘hệ thống mã bậc bốn’, số lượng kết hợp có thể nhận được từ 4 lũy thừa 20, là 1.099.511.627.776, và chênh lệch giữa cả hai là 1 triệu lần. Số lượng mã càng lớn thì khoảng cách càng lớn.
Vậy DNA của con người chứa bao nhiêu thông tin? Như đã nói ở trên có 23 cặp nhiễm sắc thể trong tế bào của con người, với tổng số 6 tỷ mã DNA. ‘Dự án bộ gen người’ đã rút ra một kết luận quan trọng là, các nhiễm sắc thể thường của nam giới và nữ giới rất giống nhau và không có sự khác biệt. Vậy chúng ta có thể nói rằng thông tin di truyền của DNA người do ít nhất 3 tỷ mã hệ tứ phân cấu thành. Nói cách khác, lượng thông tin có thể chứa trong một tế bào nhỏ của con người lên đến 4 lũy thừa 3 tỷ. Một không gian nhỏ như vậy và lưu trữ một lượng lớn thông tin khổng lồ như vậy thực sự là niềm mơ ước tột bậc của một hệ thống lưu trữ máy tính.
-
- Một không gian nhỏ như một tế bào của con người chứa lượng thông tin bộ gen người lên đến 4 lũy thừa 3 tỷ. Đây thực sự là niềm mơ ước tột bậc của một hệ thống lưu trữ máy tính. (Ảnh minh họa: Pixabay)
Và trong 3 tỷ mã DNA này, tổ hợp của một hoặc một số mã, có thể điều khiển cơ thể con người thực hiện nhiều chức năng phức tạp khác nhau. Sự sống của con người bắt đầu từ một quả trứng thụ tinh và tiếp tục sao chép, phân tách, sao chép và phân tách. Sau đó, tất cả các tế bào trong cơ thể người đều có cùng một DNA trên nhiễm sắc thể trong nhân tế bào.
Tuy nhiên, sau khi các tế bào này bước vào giai đoạn phân hóa, tế bào chất của chúng có thể trải qua 72 lần thay đổi, tạo thành các tế bào và mô khác nhau của cơ thể con người, chẳng hạn như tế bào hồng cầu, bạch cầu, tế bào thần kinh, v.v. và con người cũng phát triển các cơ quan khác nhau.
Ngoài ra, các nhà sinh học cũng phát hiện ra rằng trong quá trình phát triển của phôi thai người, các cấu trúc mô và cơ quan khác nhau sẽ được phát triển ở các giai đoạn khác nhau, các mốc thời gian này đều đã được định sẵn. Nếu thời điểm phát triển sớm hay muộn hơn mốc định sẵn thì trẻ sinh ra sau này cũng sẽ bị dị tật bẩm sinh. Và tất cả điều này được mã DNA kiểm soát chính xác.
Chỉnh sửa gen người: Hộp Pandora hủy diệt nhân loại
Mặc dù con người đã khám phá ra chức năng và hoạt động của một số gen người, nhưng đó là một giọt nước nhỏ trong đại dương so với thông tin chứa trong 3 tỷ mã DNA.
Còn nhớ sự việc gây tranh cãi của ông Hà Kiện Khuê, phó giáo sư Sinh học tại Đại học Khoa học và Công nghệ Phương Nam Trung Quốc, và nhóm của ông đã chỉnh sửa gen phôi thai trẻ sơ sinh để giúp trẻ miễn nhiễm với bệnh AIDS.
Khi đó, toàn xã hội loài người bàng hoàng và lên án. Ngoài các vấn đề đạo đức liên quan, các vấn đề kỹ thuật và những nguy cơ tiềm ẩn trong tương lai cũng là lý do khiến giới khoa học chỉ trích mạnh mẽ sự việc này. Dựa trên hiểu biết hiện tại về mã hóa DNA của con người, gen của con người có thể được sửa đổi theo ý muốn. Ai biết được liệu chiếc kéo di truyền này có thể cắt đứt khả năng mắc bệnh AIDS, hay cắt đứt tương lai của nhân loại?
Trong các thí nghiệm di truyền, "hiệu ứng ngoài mục tiêu" đôi khi xảy ra. Cái gọi là "hiệu ứng ngoài mục tiêu" là việc trong quá trình chỉnh sửa gen, vô tình làm tổn thương các gen khác, dẫn đến các hậu quả đột biến gen, mất đoạn gen và lệch vị trí nhiễm sắc thể.
Nếu đứa trẻ được chỉnh sửa gen tiềm ẩn khiếm khuyết di truyền nào đó, chúng sẽ được truyền lại cho thế hệ sau, rồi truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác, thậm chí còn tiềm ẩn những mối nguy hiểm khôn lường cho cả loài người. Do đó, một số người hình dung hành vi chỉnh sửa gen người đơn giản như việc muốn mở ra “chiếc hộp Pandora” hủy diệt loài người.
Ở đây chúng ta vẫn sử dụng lập trình phần mềm để so sánh, nếu có một siêu chương trình với mã nguồn rất lớn và các chức năng rất mạnh, chỉ sau khi chạy chương trình đó mới biết kết quả là gì, chứ không thể xem qua mã nguồn và nhiều nhất cũng chỉ hiểu tối đa một đoạn nhỏ, thậm chí không dám tuỳ tiện sửa đổi đoạn mã, vì e rằng một đoạn mã sai một chút sẽ làm sập cả hệ thống.
Tương tự nguyên tắc như vậy, 3 tỷ “chương trình” DNA được viết trong bốn mã ATCG để tạo ra một con người có cơ thể hoàn hảo, trí thông minh cao cấp và trạng thái sống ổn định. Đây thực sự chỉ là kết quả của một chuỗi các sự trùng hợp và tác động ngẫu nhiên chăng?
Tính ổn định vững chắc của DNA
DNA cũng có chức năng sao chép rất mạnh mẽ. Khi một tế bào phân chia thành hai, DNA sao chép nhanh chóng để hai tế bào có DNA giống hệt nhau. Quá trình này diễn ra nhanh đến mức có dùng ánh sáng điện và tia sét để hình dung cũng không đủ. Vào mỗi thời khắc, cơ thể chúng ta luôn tiến hành vô số lần sao chép như vậy.
Tuy nhiên, giả sử một lập trình viên có thể gõ một mã DNA trong một giây và gõ liên tục 8 giờ một ngày không nghỉ trong 365 ngày thì sẽ mất hơn 57 năm để gõ mã DNA trong tế bào. Tất nhiên, một số người sẽ nói rằng họ sử dụng máy tính để lưu trữ tất cả các mã DNA của con người và sử dụng siêu máy tính để sao chép nó, nó chỉ mất vài phút. Có thể đúng như vậy, nhưng cần nói rằng việc này vẫn chậm hơn nhiều so với quá trình tự sao chép của DNA trong tế bào, và siêu máy tính được tạo ra bởi sinh mệnh thông minh như con người.
Có một điểm quan trọng khác không thể không nhắc đến, DNA có một hệ thống tự sửa chữa mạnh mẽ. Nghiên cứu khoa học đã phát hiện ra rằng DNA có thể tự sửa chữa khi nó bị hỏng hoặc xảy ra lỗi sao chép, bao gồm sửa chữa sai vị trí, sửa chữa cắt bỏ, sửa chữa tái tổ hợp, v.v. Hệ thống sửa chữa DNA cũng sẽ khởi động một cơ chế tự điều chỉnh: không cứu được thì tế bào mang DNA lỗi sẽ hy sinh để không phát tán thông tin di truyền sai. Thành thật mà nói, những lập trình viên giỏi nhất hiện nay cũng không thể viết được những chương trình “thông minh” như vậy.
Hệ thống tự sửa chữa và sao chép DNA siêu chính xác thực sự đảm bảo tính ổn định của thông tin di truyền sinh học ở một mức độ lớn, vì vậy, phải có một đột biến gen có tác dụng tích cực, mang tính cách mạng được mô tả trong thuyết tiến hóa, và nó phải có khả năng di truyền ổn định. Xác suất này thực sự khá nhỏ.
“Dự án bộ gen người” đã phát hiện ra loài người phát triển và truyền thừa qua hàng vạn thế hệ từ thuở sơ khai đến nay, không phân biệt vùng miền và chủng tộc, sự khác biệt về mã DNA của mọi người trên thế giới chỉ khoảng một phần nghìn. Và sự khác biệt một phần nghìn này chỉ tạo ra những đặc điểm và tính cách khác nhau của “bạn, tôi, và anh ấy” chứ không tạo ra những loài mới.
Khỉ có thể thực sự biến thành con người?
Vì thuyết tiến hóa luôn nói với mọi người rằng con người được tạo ra từ khỉ nên khi kiểm tra thông tin nhiễm sắc thể của các loài linh trưởng khác, kết quả chỉ ra rằng có quá nhiều khác biệt về số lượng nhiễm sắc thể. Ví dụ:
Con người: 46
Khỉ đá Formosan: 42
Khỉ sóc: 44
Khỉ Rhesus: 42
Khỉ Capuchin: 54
Tinh tinh đen: 48
Trước tiên, hãy giả sử rằng con người thực sự tiến hóa từ khỉ với 21 cặp nhiễm sắc thể, nếu nhiễm sắc thể này trở thành 23 cặp thì chắc chắn có một đột biến di truyền rất lớn.
Giả sử số lượng nhiễm sắc thể trong tế bào của khỉ cái đã thay đổi từ 21 cặp là 42 thành 23 cặp là 46 nhiễm sắc thể hiện có ở người, nếu muốn di truyền số nhiễm sắc thể như vậy thì phải có một khỉ đực đột biến giống hệt, trở thành 23 cặp nhiễm sắc thể giống hệt khỉ cái, và hai con khỉ này phải ghép đôi để thế hệ sau của chúng có thể duy trì 23 cặp nhiễm sắc thể. Nếu không, nó chỉ có thể là 21 cặp nhiễm sắc thể cộng với một vài nhiễm sắc thể không thể bắt cặp.
Trên thực tế, theo quan điểm của di truyền học, trong quá trình di truyền nhiễm sắc thể tế bào cho thế hệ sau, bất kỳ sự tăng hoặc giảm "một", thậm chí "một nửa" nhiễm sắc thể sẽ để lại hậu quả vô cùng nghiêm trọng! Một ví dụ điển hình là “Hội chứng Down”. Bệnh nhân mắc bệnh này có thêm một nhiễm sắc thể, và có tổng cộng 47 nhiễm sắc thể trong cơ thể họ. Nghiên cứu y học đã phát hiện ra rằng những bệnh nhân mắc “hội chứng Down” cũng dễ mắc các bệnh bẩm sinh hơn người bình thường.
Vì vậy, theo cách nói chọn lọc tự nhiên, những con khỉ bị tăng hoặc giảm nhiễm sắc thể thường dễ bị đào thải một cách tự nhiên. Theo quan điểm này, việc biến một con khỉ thành một con người thực sự rất khó. Những thay đổi to lớn trong các nhiễm sắc thể có thể khiến chúng rơi vào con đường của cái gọi là "tiến hóa", và thậm chí có thể khiến toàn bộ quần thể biến mất vì nhiều căn bệnh kỳ lạ khác nhau.
Quay trở lại hai câu hỏi ở đầu bài viết, tôi tin rằng không ai nghĩ rằng những chiếc lá mùa thu xếp thành hàng chữ ‘chào buổi sáng’ chỉ là do gió tạo nên, và không ai tin rằng con khỉ có thể viết hệ thống MacOS với đầu vào ngẫu nhiên là 0 và 1. Mặt khác, bất kể là văn bản hay hệ thống, chúng đều chứa thông tin thông minh và không thể tạo ra tuỳ tiện, mặt khác, theo quan điểm toán học thuần túy, xác suất sự việc xảy ra gần như bằng không.
Giờ đây khi xem xét giải mã bộ gen người phức tạp và mạnh mẽ, liệu chúng ta đã có thể hiểu được tại sao các nhà khoa học như Tiến sĩ Collins, càng nghiên cứu, họ càng khám phá ra hình ảnh của Chúa không nơi nào không tồn tại?
Minh An
Theo Epoch Times
