Định nghĩa sự sống là gì khó hơn nhiều so với vẻ bề ngoài. Từ thời xa xưa, vô số nhà khoa học và triết gia đã suy ngẫm về câu hỏi này, với nhiều kết luận khác nhau và khác nhau – và thậm chí cho đến ngày nay, vẫn chưa có sự đồng thuận vững chắc. Cuộc tranh luận có khả năng trở nên phức tạp hơn nữa, sau khi phát hiện ra một cấu trúc nhỏ mới có các đặc tính độc đáo.
Công trình này được thực hiện bởi nhóm của Ryo Harada, một chuyên gia về hệ gen học trực thuộc Đại học Dalhousie. Các nhà nghiên cứu ban đầu đang tiến hành kiểm kê DNA của Citharistes regius, một loài sinh vật phù du, và nhiều vi khuẩn cộng sinh tham gia vào vòng đời của nó. Tuy nhiên, trong quá trình điều tra thường lệ này, họ đã phát hiện ra một vòng DNA nhỏ, đáng ngờ và nhanh chóng thu hút sự chú ý của họ: nó chỉ ra sự hiện diện của một thực thể khác mà thoạt nhìn có vẻ không phù hợp với bất kỳ danh mục sinh học chính nào đã biết.
“Bộ gen của nó bị cắt giảm sâu sắc, thiếu hầu như tất cả các con đường trao đổi chất có thể nhận biết được và chủ yếu mã hóa bộ máy của hệ thống sao chép của nó,” Harada và nhóm của ông giải thích trong bài viết của họ.
Nhưng sự so sánh kết thúc ở đó. Thật vậy, Sukunaarchaeum vẫn có một số gen liên quan đến các chức năng không tồn tại trong các thực thể ký sinh này. Ví dụ, chúng ta có thể trích dẫn ribosome, các yếu tố chính của bộ máy tế bào tổng hợp các protein thiết yếu cho sự sống bằng cách giải mã thông tin chứa trong RNA thông tin. Virus thường không có những yếu tố này; chúng khai thác những thứ của vật chủ để hoàn thành vòng đời của chúng.
Nhưng sự khác biệt quan trọng nhất liên quan đến tổ chức sinh học của vi sinh vật kỳ lạ này. Hóa ra là Sukunaarchaeum sản xuất ra các protein dường như tham gia vào quá trình hình thành màng, một lớp vỏ sinh học nhỏ bảo vệ bộ máy bên trong. Đặc điểm này theo truyền thống gắn liền với các tế bào sống và là một sự khác biệt quan trọng so với các loại vi-rút không có loại màng này.
Kết quả cuối cùng là một thực thể tồn tại trong một loại vùng xám sinh học, với cấu trúc và chức năng điển hình của tế bào, nhưng quá trình trao đổi chất tối giản giống với vi-rút hơn.
“Sukunaarchaeum có thể đại diện cho thực thể tế bào gần nhất với chiến lược tồn tại của vi-rút,” các tác giả viết. "Sự chuyên môn hóa cực đoan này thách thức sự hiểu biết cơ bản của chúng ta về các yêu cầu tối thiểu của sự sống tế bào."
Để đưa vào bối cảnh, các nhà triết học cổ đại, chẳng hạn như Aristotle, thường định nghĩa sự sống thông qua một tập hợp các khái niệm như chuyển động, tăng trưởng và sinh sản. Định nghĩa này sau đó đã được làm rõ với sự xuất hiện của sinh học, và đặc biệt là sau khi phát minh ra kính hiển vi. Thiết bị mang tính cách mạng này giúp chúng ta có thể quan sát các tế bào đầu tiên – những cấu trúc sinh học từ lâu đã được coi là YẾU TỐ quyết định sự sống.
Nhưng sự phân biệt trực quan và rõ ràng này nhanh chóng bị đặt dấu hỏi, đặc biệt là với phát hiện ra những loại virus đầu tiên. Những loại virus này không có cấu trúc tế bào tự thân và có vẻ như hầu hết là trơ - nhưng chúng vẫn có khả năng sinh sản, chứa vật liệu di truyền và chịu sự chi phối của quá trình chọn lọc tự nhiên.
Do đó, chúng ta có nên coi chúng là sinh vật sống, ngay cả khi điều đó có nghĩa là phải điều chỉnh định nghĩa? Hầu hết các nhà sinh vật học hiện đại đều tin là không. Nhưng câu hỏi này vẫn tiếp tục là chủ đề tranh luận gay gắt trong cộng đồng khoa học; Hiện vẫn chưa có sự đồng thuận rõ ràng. Trong bối cảnh này, việc phát hiện ra một sinh vật mới có danh tính mơ hồ như vậy chắc chắn sẽ chỉ làm phức tạp thêm nỗ lực phân loại này.
Nhưng đây vẫn là một bài báo hấp dẫn nhắc nhở chúng ta về ranh giới mờ nhạt trong sinh học. Những khó khăn thường gặp trong việc tìm ra các tiêu chí chung để định nghĩa sự sống minh họa một cách hoàn hảo cho sự phức tạp hấp dẫn của thế giới chúng ta và cho thấy rằng ngay cả những khái niệm cơ bản nhất vẫn còn bỏ ngỏ để diễn giải - với tất cả những gì điều này ngụ ý cho tương lai của nghiên cứu.
Văn bản của nghiên cứu có sẵn tại đây.
Công trình này được thực hiện bởi nhóm của Ryo Harada, một chuyên gia về hệ gen học trực thuộc Đại học Dalhousie. Các nhà nghiên cứu ban đầu đang tiến hành kiểm kê DNA của Citharistes regius, một loài sinh vật phù du, và nhiều vi khuẩn cộng sinh tham gia vào vòng đời của nó. Tuy nhiên, trong quá trình điều tra thường lệ này, họ đã phát hiện ra một vòng DNA nhỏ, đáng ngờ và nhanh chóng thu hút sự chú ý của họ: nó chỉ ra sự hiện diện của một thực thể khác mà thoạt nhìn có vẻ không phù hợp với bất kỳ danh mục sinh học chính nào đã biết.
Một thực thể nằm giữa tế bào và vi-rút
Về mặt phát sinh loài, thực thể được gọi là Candidatus Sukunaarchaeum mirabile này dường như thuộc nhóm archaea. Thuật ngữ này dùng để chỉ nhiều loại vi sinh vật đơn bào tạo thành một miền riêng biệt với vi khuẩn và sinh vật nhân chuẩn—những sinh vật có nhân có tổ chức, chẳng hạn như thực vật, động vật hoặc nấm. Nhưng thực tế thì phức tạp hơn, vì thực thể này thể hiện một sự phân đôi đặc biệt kỳ lạ. Một mặt, nó rất giống với virus vì lối sống của nó. Giống như sau này, Sukunaarchaeum áp dụng cách tiếp cận ký sinh: nó thiếu bộ máy trao đổi chất cần thiết để tồn tại một mình, và chuyển giao phần lớn các chức năng sinh học của nó cho vật chủ. Trên thực tế, phần lớn các gen của nó được dành riêng cho một chức năng duy nhất: sao chép, tập hợp các quá trình sinh hóa nhằm tạo ra các cá thể mới. Một điểm gợi lên mạnh mẽ chiến lược bộ gen cực kỳ giảm thiểu được tìm thấy trong vi-rút.
“Bộ gen của nó bị cắt giảm sâu sắc, thiếu hầu như tất cả các con đường trao đổi chất có thể nhận biết được và chủ yếu mã hóa bộ máy của hệ thống sao chép của nó,” Harada và nhóm của ông giải thích trong bài viết của họ.
Nhưng sự so sánh kết thúc ở đó. Thật vậy, Sukunaarchaeum vẫn có một số gen liên quan đến các chức năng không tồn tại trong các thực thể ký sinh này. Ví dụ, chúng ta có thể trích dẫn ribosome, các yếu tố chính của bộ máy tế bào tổng hợp các protein thiết yếu cho sự sống bằng cách giải mã thông tin chứa trong RNA thông tin. Virus thường không có những yếu tố này; chúng khai thác những thứ của vật chủ để hoàn thành vòng đời của chúng.
Nhưng sự khác biệt quan trọng nhất liên quan đến tổ chức sinh học của vi sinh vật kỳ lạ này. Hóa ra là Sukunaarchaeum sản xuất ra các protein dường như tham gia vào quá trình hình thành màng, một lớp vỏ sinh học nhỏ bảo vệ bộ máy bên trong. Đặc điểm này theo truyền thống gắn liền với các tế bào sống và là một sự khác biệt quan trọng so với các loại vi-rút không có loại màng này.
Kết quả cuối cùng là một thực thể tồn tại trong một loại vùng xám sinh học, với cấu trúc và chức năng điển hình của tế bào, nhưng quá trình trao đổi chất tối giản giống với vi-rút hơn.
“Sukunaarchaeum có thể đại diện cho thực thể tế bào gần nhất với chiến lược tồn tại của vi-rút,” các tác giả viết. "Sự chuyên môn hóa cực đoan này thách thức sự hiểu biết cơ bản của chúng ta về các yêu cầu tối thiểu của sự sống tế bào."
Có hay không tồn tại… sống, đang tìm kiếm sự đồng thuận
Nói cách khác, khám phá này càng làm mờ nhạt hơn định nghĩa về sự sống. Một tuyên bố khá cực đoan, nhưng hoàn toàn hợp lý trong trường hợp cụ thể này.Để đưa vào bối cảnh, các nhà triết học cổ đại, chẳng hạn như Aristotle, thường định nghĩa sự sống thông qua một tập hợp các khái niệm như chuyển động, tăng trưởng và sinh sản. Định nghĩa này sau đó đã được làm rõ với sự xuất hiện của sinh học, và đặc biệt là sau khi phát minh ra kính hiển vi. Thiết bị mang tính cách mạng này giúp chúng ta có thể quan sát các tế bào đầu tiên – những cấu trúc sinh học từ lâu đã được coi là YẾU TỐ quyết định sự sống.
Nhưng sự phân biệt trực quan và rõ ràng này nhanh chóng bị đặt dấu hỏi, đặc biệt là với phát hiện ra những loại virus đầu tiên. Những loại virus này không có cấu trúc tế bào tự thân và có vẻ như hầu hết là trơ - nhưng chúng vẫn có khả năng sinh sản, chứa vật liệu di truyền và chịu sự chi phối của quá trình chọn lọc tự nhiên.
Do đó, chúng ta có nên coi chúng là sinh vật sống, ngay cả khi điều đó có nghĩa là phải điều chỉnh định nghĩa? Hầu hết các nhà sinh vật học hiện đại đều tin là không. Nhưng câu hỏi này vẫn tiếp tục là chủ đề tranh luận gay gắt trong cộng đồng khoa học; Hiện vẫn chưa có sự đồng thuận rõ ràng. Trong bối cảnh này, việc phát hiện ra một sinh vật mới có danh tính mơ hồ như vậy chắc chắn sẽ chỉ làm phức tạp thêm nỗ lực phân loại này.
Một nghiên cứu đầy hứa hẹn, nhưng vẫn cần được xác nhận
Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là đây là nghiên cứu bản in trước, có nghĩa là nghiên cứu này vẫn chưa vượt qua giai đoạn bình duyệt ngang hàng – một quá trình quan trọng mà các chuyên gia khác đánh giá phương pháp luận và kết luận của các đồng nghiệp. Do đó, kết quả phải được diễn giải một cách thận trọng.Nhưng đây vẫn là một bài báo hấp dẫn nhắc nhở chúng ta về ranh giới mờ nhạt trong sinh học. Những khó khăn thường gặp trong việc tìm ra các tiêu chí chung để định nghĩa sự sống minh họa một cách hoàn hảo cho sự phức tạp hấp dẫn của thế giới chúng ta và cho thấy rằng ngay cả những khái niệm cơ bản nhất vẫn còn bỏ ngỏ để diễn giải - với tất cả những gì điều này ngụ ý cho tương lai của nghiên cứu.
Văn bản của nghiên cứu có sẵn tại đây.
