Vi khuẩn tổng hợp Syn57: Viết lại mã di truyền của sự sống

Các nhà khoa học Anh vừa đạt được một bước tiến mang tính đột phá: tạo ra chủng vi khuẩn tổng hợp Syn57, hoạt động chỉ với 57 codon thay vì 64 như mọi sinh vật sống trên Trái Đất. Thành công này không chỉ chứng minh sự sống có thể tồn tại với bộ mã di truyền tinh giản, mà còn mở ra cánh cửa giúp viết lại “ngôn ngữ” của sự sống theo những cách chưa từng có trong tự nhiên.

Trong sinh học, mỗi codon là một chuỗi gồm ba nucleotide (A, G, C hoặc U) trên DNA hoặc RNA, đóng vai trò hướng dẫn tế bào tạo ra protein – phân tử quyết định hầu hết chức năng sống. Hệ gen tự nhiên sử dụng 64 codon để tạo ra 20 loại axit amin cùng một số tín hiệu khởi đầu và kết thúc. Nhưng nhiều codon trong số này thực chất dư thừa. 

Nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Sinh học Phân tử thuộc Đại học Cambridge đã quyết định thử nghiệm thay thế hơn 101.000 vị trí trong bộ gen dài 4 triệu ký tự của E. coli, từ đó tạo ra Syn57 – một chủng vi khuẩn hoàn toàn mới, vẫn sống được dù phát triển chậm hơn bình thường.

Điều khiến Syn57 trở nên đặc biệt là ở chỗ: những codon được giải phóng có thể tái sử dụng cho mục đích khác. Các nhà khoa học có thể gán cho chúng những chỉ dẫn mới, chẳng hạn tổng hợp axit amin nhân tạo để tạo ra protein lạ – điều tự nhiên chưa từng làm được. Đây có thể là bước đệm cho việc phát triển thuốc mới, vật liệu sinh học tiên tiến hay các hợp chất hóa học độc đáo.

Không chỉ vậy, Syn57 còn có khả năng kháng virus tự nhiên. Virus thường xâm nhập tế bào bằng cách chiếm quyền điều khiển bộ máy di truyền. Nhưng với Syn57, mã di truyền đã thay đổi khiến virus “không đọc được lệnh”. Điều này giúp bảo vệ các quy trình sản xuất sinh học quan trọng, như sản xuất insulin hay enzyme, khỏi nguy cơ bị tấn công.

Syn57 không phải là bước đi đầu tiên. Trước đó, các nhà khoa học từng tạo ra tế bào tổng hợp và các chủng vi khuẩn giảm bớt vài codon. Tuy nhiên, Syn57 có mức độ can thiệp sâu rộng hơn nhiều, khẳng định rằng bộ gen không phải là cấu trúc bất biến.

Nếu coi sinh học như một ngôn ngữ, 64 codon chính là bộ chữ cái đã duy trì sự sống suốt hàng tỷ năm. Với Syn57, con người đang thử nghiệm “ngữ pháp” mới, chứng minh rằng kịch bản tiến hóa không bất di bất dịch. Thành công này không chỉ chứng minh mã di truyền của sự sống có thể được viết lại, mà còn là tiền đề để phát triển thuốc thế hệ mới, vật liệu sinh học tiên tiến hay thậm chí các hợp chất hóa học độc đáo. 

Nguồn: Zmescience