Trong cuốn sách "Beyond Anxiety: Curiosity, Creativity and Finding Your Life's Purpose" (Vượt qua nỗi lo lắng: Sự tò mò, sáng tạo và tìm kiếm mục đích sống của bạn), nhà xã hội học và huấn luyện viên cuộc sống Martha Beck mô tả hai cách khác nhau mà con người nhóm lại trong xã hội: Một cấu trúc dựa trên các quy tắc cứng nhắc, chẳng hạn như hệ thống chính phủ, và cấu trúc còn lại, được gọi là "tế bào xã hội", dựa trên lý tưởng cá nhân. Những tế bào xã hội lý tưởng này không có người lãnh đạo rõ ràng. Thay vào đó, chúng hướng tới một mục tiêu chung được thúc đẩy bởi mong muốn kết nối.
Mặc dù không hẳn là khoa học xã hội, nhưng hóa ra vi khuẩn cũng có phiên bản riêng của các cấu trúc xã hội này — và bởi vì bằng chứng hóa thạch sớm nhất về sự sống trên hành tinh của chúng ta thực sự là vi khuẩn, việc nghiên cứu cách vi khuẩn chung sống có thể giúp các nhà vi sinh vật học ghép nối lại cách sự sống bắt đầu trên Trái đất từ rất lâu trước đây. Một ngày nào đó, nó có thể giúp chúng ta khám phá sự sống trên các hành tinh khác.
Theo hướng này, trong nghiên cứu được công bố vào năm ngoái, các nhà khoa học đã xem xét kỹ hơn hành vi của một loại vi khuẩn được gọi là vi khuẩn từ tính đa bào (MMB). Những gì họ phát hiện ra thật hấp dẫn: MMB có cách nhóm lại kỳ lạ. Mặc dù mỗi thành viên của nhóm vi khuẩn này tồn tại như một sinh vật đơn bào, nhưng không có thành viên nào trong số chúng có thể tồn tại theo cách đó. Thay vào đó, chúng kết hợp với nhau và hoạt động như một sinh vật đa bào khổng lồ mà các nhà khoa học gọi là "consortia".
Một yếu tố đặc biệt khác của MMB là "magnetotactic" trong tên của nó, có nghĩa là nó định hướng dựa trên từ trường của Trái đất. Nếu bạn so sánh MMB với một tế bào xã hội của con người, chuyển dịch theo hướng lý tưởng xã hội, MMB tự định hướng và biết phải dựa vào đâu trên các cực từ của Trái đất.
MMB nằm "ở đâu đó giữa một sinh vật đơn bào và sự sống phức tạp hơn nhiều" Roland Hatzenpichler, một nhà vi sinh vật học và phó giáo sư tại Khoa Hóa học và Hóa sinh tại Đại học Montana State, Bozeman và là tác giả của nghiên cứu mới, đã nói với Space.com. Ông mô tả các tập đoàn này là "bất kỳ nơi nào từ 30 đến 100 tế bào" sống cùng nhau. Theo Hatzenpichler, sự tồn tại của MMB cũng cho thấy chúng có thể bị kẹt trong một trong những "nút thắt" của quá trình hình thành sự sống trên Trái đất.
Nói cách khác, có lẽ MMB bị kẹt trong giai đoạn tiến hóa giữa một sinh vật đơn bào và một dạng sống đa bào phức tạp hơn, như côn trùng hoặc cá.
Nói cách khác, có lẽ MMB không phải là một sinh vật đơn bào, mà chỉ không thể chuyển đổi sang tương lai đa bào của nó.
MMB không chỉ muốn duy trì kết nối — nó cần phải như vậy để tồn tại.
"Bản thân ao về cơ bản chỉ là trầm tích màu nâu, nhớt này", Hatzenpichler cho biết. "Rắc những vi khuẩn màu tím này vào."
Xét về tất cả các dạng sống đã biết trên Trái Đất, thực sự không có sinh vật nào khác có thể so sánh với MMB, Hatzenpichler cho biết.
Hatzenpichler cho biết có nhiều loài MMB khác nhau, "nhưng tất cả chúng đều có họ hàng với nhau."
"Nếu toàn bộ mọi thứ chuyển động đúng, điều đó có nghĩa là các tế bào vi khuẩn ở một bên cần phải ngừng quay, hoặc quay theo hướng khác so với các tế bào ở phía đối diện", Hatzenpichler nói.
Ông giải thích rằng để thực hiện được điều này, "ít nhất phải có một số tương tác xã hội nhanh chóng để giao tiếp, 'được rồi, ai đang bơi về phía trước và ai không làm như vậy.'"
Tuy nhiên, loại tín hiệu xã hội này giữa các vi khuẩn không hoàn toàn độc đáo. Hatzenpichler cho biết hiện tượng tín hiệu xã hội của vi khuẩn được gọi là "cảm biến số lượng" đã được nghiên cứu trong một thời gian và thường chỉ đạo chuyển động hoặc giúp vi khuẩn phân biệt có bao nhiêu vi khuẩn cùng loại ở xung quanh. Ví dụ, vi khuẩn gây bệnh có thể được hưởng lợi từ việc bám vào nhau vì nó khiến hệ thống miễn dịch khó tấn công hơn, Hatzenpichler giải thích.
Nhưng mục đích của MMB — hay của các cấu trúc đa bào không phải là đa bào chính xác là gì? Theo Hatzenpichler, các nhà khoa học không biết chính xác. Một nhược điểm rõ ràng là nếu một tế bào muốn sống riêng lẻ một lần nữa, vì bất kỳ lý do gì, chúng không thể.
"Làm việc cùng nhau là tốt, phải không?" Hatzenpichler nói. Tuy nhiên: "Đến một lúc nào đó, việc ở lại với đồng đội có thể không còn có lợi nữa. Nhưng nếu không, bạn sẽ chết."
Nhưng hợp tác cùng nhau cũng có thể có lợi nếu bạn có thể chia nhỏ công việc. Và, ở quy mô nhỏ hơn nhiều, các nhà khoa học cuối cùng có thể phát hiện ra rằng những gì xảy ra trong các tập đoàn MMB có thể phản ánh các công việc khác nhau mà các tế bào đảm nhiệm trong cơ thể con người.
"Các tế bào tim của bạn làm một việc hoàn toàn khác so với các tế bào não, hoàn toàn khác so với phổi, v.v.", Hatzenpichler cho biết. Cần có nhiều nghiên cứu hơn để xem liệu có mối quan hệ "loại trừ lẫn nhau" như vậy với MMB hay không, như đã thấy ở các sinh vật khác không có lối sống đa bào bắt buộc. (Bắt buộc là thuật ngữ khoa học có nghĩa là MMB không thể tồn tại nếu tách ra thành một tế bào đơn lẻ.)
"Chúng ta vẫn chưa đạt đến đó, nhưng tôi nghĩ đây về cơ bản là hướng nghiên cứu hiện nay", ông nói.
"Bạn có thể coi toàn bộ 50 tế bào này là một sinh vật, có thể nói như vậy, bởi vì xét riêng lẻ, chúng sẽ chết nếu tách ra — chúng thể hiện hành vi thống nhất hướng tới một mục tiêu chung", Hatzenpichler nói.
Những câu chuyện liên quan:
— Chúng ta có thực sự tìm thấy dấu hiệu của sự sống ngoài hành tinh trên K2-18b không? 'Chúng ta nên lường trước một số báo động giả và đây có thể là một trong số đó'
— Trí tuệ nhân tạo đang giúp các nhà khoa học săn lùng Trái đất ngoài hành tinh như thế nào
— Các tàu đổ bộ Viking của NASA có vô tình giết chết sự sống trên sao Hỏa không? Tại sao một nhà khoa học lại nghĩ như vậy
"Tôi nghĩ rằng cũng có thể đưa ra lập luận tương tự đối với động vật", ông nói. "Đôi khi các tế bào của chúng ta đấu tranh cho sức khỏe tổng thể của chúng ta, và đôi khi thì không".
Một điểm đáng chú ý khác từ nghiên cứu mới nhất về MMB là những gì nó gợi ý về quá trình hình thành sự sống nói chung và cách sự sống có thể xây dựng các cấu trúc rất phức tạp từ một thứ tương đối đơn giản, Hatzenpichler cho biết. Trong tương lai, có thể nhiều nghiên cứu hơn về các sinh vật độc đáo như MMB thậm chí có thể hỗ trợ việc khám phá sự sống bên ngoài Trái đất.
"Bạn có hiện tượng mới nổi này xuất hiện từ đó, khi hệ thống lớn hơn tổng các bộ phận của nó."
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố vào ngày 11 tháng 7 năm 2024 trên tạp chí PLOS Biology.
Mặc dù không hẳn là khoa học xã hội, nhưng hóa ra vi khuẩn cũng có phiên bản riêng của các cấu trúc xã hội này — và bởi vì bằng chứng hóa thạch sớm nhất về sự sống trên hành tinh của chúng ta thực sự là vi khuẩn, việc nghiên cứu cách vi khuẩn chung sống có thể giúp các nhà vi sinh vật học ghép nối lại cách sự sống bắt đầu trên Trái đất từ rất lâu trước đây. Một ngày nào đó, nó có thể giúp chúng ta khám phá sự sống trên các hành tinh khác.
Theo hướng này, trong nghiên cứu được công bố vào năm ngoái, các nhà khoa học đã xem xét kỹ hơn hành vi của một loại vi khuẩn được gọi là vi khuẩn từ tính đa bào (MMB). Những gì họ phát hiện ra thật hấp dẫn: MMB có cách nhóm lại kỳ lạ. Mặc dù mỗi thành viên của nhóm vi khuẩn này tồn tại như một sinh vật đơn bào, nhưng không có thành viên nào trong số chúng có thể tồn tại theo cách đó. Thay vào đó, chúng kết hợp với nhau và hoạt động như một sinh vật đa bào khổng lồ mà các nhà khoa học gọi là "consortia".
Một yếu tố đặc biệt khác của MMB là "magnetotactic" trong tên của nó, có nghĩa là nó định hướng dựa trên từ trường của Trái đất. Nếu bạn so sánh MMB với một tế bào xã hội của con người, chuyển dịch theo hướng lý tưởng xã hội, MMB tự định hướng và biết phải dựa vào đâu trên các cực từ của Trái đất.
MMB nằm "ở đâu đó giữa một sinh vật đơn bào và sự sống phức tạp hơn nhiều" Roland Hatzenpichler, một nhà vi sinh vật học và phó giáo sư tại Khoa Hóa học và Hóa sinh tại Đại học Montana State, Bozeman và là tác giả của nghiên cứu mới, đã nói với Space.com. Ông mô tả các tập đoàn này là "bất kỳ nơi nào từ 30 đến 100 tế bào" sống cùng nhau. Theo Hatzenpichler, sự tồn tại của MMB cũng cho thấy chúng có thể bị kẹt trong một trong những "nút thắt" của quá trình hình thành sự sống trên Trái đất.
Nói cách khác, có lẽ MMB bị kẹt trong giai đoạn tiến hóa giữa một sinh vật đơn bào và một dạng sống đa bào phức tạp hơn, như côn trùng hoặc cá.
Nói cách khác, có lẽ MMB không phải là một sinh vật đơn bào, mà chỉ không thể chuyển đổi sang tương lai đa bào của nó.
MMB không chỉ muốn duy trì kết nối — nó cần phải như vậy để tồn tại.
MMB được tìm thấy ở đâu?
Các nhà nghiên cứu đã lấy mẫu MMB của họ từ một vũng thủy triều ở Massachusetts, nơi Hatzenpichler được biết đến là địa điểm có vi khuẩn lưu huỳnh màu tím. Ông mô tả trầm tích chứa MMB có màu nâu với các chấm màu tím."Bản thân ao về cơ bản chỉ là trầm tích màu nâu, nhớt này", Hatzenpichler cho biết. "Rắc những vi khuẩn màu tím này vào."
Xét về tất cả các dạng sống đã biết trên Trái Đất, thực sự không có sinh vật nào khác có thể so sánh với MMB, Hatzenpichler cho biết.
Hatzenpichler cho biết có nhiều loài MMB khác nhau, "nhưng tất cả chúng đều có họ hàng với nhau."
Làm việc cùng nhau; chết cùng nhau
So với các sinh vật đơn bào, có thể bơi tự do bằng cách sử dụng đuôi giống như roi của chúng được gọi là "flagella", MMB phải giao tiếp một chút để di chuyển. Nếu không, sẽ có xung đột lợi ích, có thể nói như vậy."Nếu toàn bộ mọi thứ chuyển động đúng, điều đó có nghĩa là các tế bào vi khuẩn ở một bên cần phải ngừng quay, hoặc quay theo hướng khác so với các tế bào ở phía đối diện", Hatzenpichler nói.
Ông giải thích rằng để thực hiện được điều này, "ít nhất phải có một số tương tác xã hội nhanh chóng để giao tiếp, 'được rồi, ai đang bơi về phía trước và ai không làm như vậy.'"
Tuy nhiên, loại tín hiệu xã hội này giữa các vi khuẩn không hoàn toàn độc đáo. Hatzenpichler cho biết hiện tượng tín hiệu xã hội của vi khuẩn được gọi là "cảm biến số lượng" đã được nghiên cứu trong một thời gian và thường chỉ đạo chuyển động hoặc giúp vi khuẩn phân biệt có bao nhiêu vi khuẩn cùng loại ở xung quanh. Ví dụ, vi khuẩn gây bệnh có thể được hưởng lợi từ việc bám vào nhau vì nó khiến hệ thống miễn dịch khó tấn công hơn, Hatzenpichler giải thích.
Nhưng mục đích của MMB — hay của các cấu trúc đa bào không phải là đa bào chính xác là gì? Theo Hatzenpichler, các nhà khoa học không biết chính xác. Một nhược điểm rõ ràng là nếu một tế bào muốn sống riêng lẻ một lần nữa, vì bất kỳ lý do gì, chúng không thể.
"Làm việc cùng nhau là tốt, phải không?" Hatzenpichler nói. Tuy nhiên: "Đến một lúc nào đó, việc ở lại với đồng đội có thể không còn có lợi nữa. Nhưng nếu không, bạn sẽ chết."
Nhưng hợp tác cùng nhau cũng có thể có lợi nếu bạn có thể chia nhỏ công việc. Và, ở quy mô nhỏ hơn nhiều, các nhà khoa học cuối cùng có thể phát hiện ra rằng những gì xảy ra trong các tập đoàn MMB có thể phản ánh các công việc khác nhau mà các tế bào đảm nhiệm trong cơ thể con người.
"Các tế bào tim của bạn làm một việc hoàn toàn khác so với các tế bào não, hoàn toàn khác so với phổi, v.v.", Hatzenpichler cho biết. Cần có nhiều nghiên cứu hơn để xem liệu có mối quan hệ "loại trừ lẫn nhau" như vậy với MMB hay không, như đã thấy ở các sinh vật khác không có lối sống đa bào bắt buộc. (Bắt buộc là thuật ngữ khoa học có nghĩa là MMB không thể tồn tại nếu tách ra thành một tế bào đơn lẻ.)
"Chúng ta vẫn chưa đạt đến đó, nhưng tôi nghĩ đây về cơ bản là hướng nghiên cứu hiện nay", ông nói.
Sự hình thành sự sống và tồn tại 'nhiều hơn tổng số các bộ phận'
Có lẽ điều đẹp đẽ nhất về MMB là nó đặt ra những câu hỏi triết học cũng như khoa học: Nó có phải là đa bào hay không, và MMB nói gì về sự sống phức tạp hơn vi khuẩn?"Bạn có thể coi toàn bộ 50 tế bào này là một sinh vật, có thể nói như vậy, bởi vì xét riêng lẻ, chúng sẽ chết nếu tách ra — chúng thể hiện hành vi thống nhất hướng tới một mục tiêu chung", Hatzenpichler nói.
Những câu chuyện liên quan:
— Chúng ta có thực sự tìm thấy dấu hiệu của sự sống ngoài hành tinh trên K2-18b không? 'Chúng ta nên lường trước một số báo động giả và đây có thể là một trong số đó'
— Trí tuệ nhân tạo đang giúp các nhà khoa học săn lùng Trái đất ngoài hành tinh như thế nào
— Các tàu đổ bộ Viking của NASA có vô tình giết chết sự sống trên sao Hỏa không? Tại sao một nhà khoa học lại nghĩ như vậy
"Tôi nghĩ rằng cũng có thể đưa ra lập luận tương tự đối với động vật", ông nói. "Đôi khi các tế bào của chúng ta đấu tranh cho sức khỏe tổng thể của chúng ta, và đôi khi thì không".
Một điểm đáng chú ý khác từ nghiên cứu mới nhất về MMB là những gì nó gợi ý về quá trình hình thành sự sống nói chung và cách sự sống có thể xây dựng các cấu trúc rất phức tạp từ một thứ tương đối đơn giản, Hatzenpichler cho biết. Trong tương lai, có thể nhiều nghiên cứu hơn về các sinh vật độc đáo như MMB thậm chí có thể hỗ trợ việc khám phá sự sống bên ngoài Trái đất.
"Bạn có hiện tượng mới nổi này xuất hiện từ đó, khi hệ thống lớn hơn tổng các bộ phận của nó."
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố vào ngày 11 tháng 7 năm 2024 trên tạp chí PLOS Biology.