Hãy tưởngtưởng rằng để trả lời cho câu trả lời của bạn, người bạn chở bạn đếnmột cửa hàng phụ tùng ôtô  và bắt đầu giải thích cho bạn biết từng cáimột là gì. Và tới cuối bài học nhỏ này, người bạn cho bạn xem từngchiếc phụ tùng lắp trong xe hơi và giải thích các chức năng của chúng.Vậy lúc đó bạn có biết một chiếc xe hơi hoạt động  ra sao không?

Ah,dĩ nhiên là không. Thậm chí khi bạn có thể nói lại từng bộ phận làm gìnhưng bạn vẫn có thể hiểu biết ít  về làm thế nào các bộ phận liên kếtcùng với nhau để khiến xe chạy. Hãy thử một trường hợp gay cấn hơn: bạnđang dạy một lớp toàn là những kỹ sư ôtô  tham vọng, và bạn muốn dạy họlàm thế nào để chế tạo xe hơi. Bạn có dạy họ chỉ bằng cách giảng quahết tất cả các bộ phận xe hơi từng cái một? hay bạn có thể gom tất cảchúng lại vào cuối giờ học và chỉ cho họ một số biểu đồ các bộ phậnđược rắp láp cùng với nhau: khung gầm, hệ thống  điện, hệ thống  truyềnlực.

Nhưngthậm chí với các biểu đồ này, những kỹ sư tương lai này vẫn không thểđến làm việc  cho Mercedes và tạo ra động cơ kế tiếp tiên tiến nhất.Danh sách và biểu đồ các bộ phận không đủ; như một người kỹ sư nói vớibạn, bạn cần có định lượng, bạn cần phải hiểu toán và vật lý, và bạncần có thể tạo ra các động cơ mô hình trên máy vi tính, những mô hìnhmà sau đó bạn có thể kiểm tra bằng hệ thống  máy tính  mà không cần phảicố gắng xây dựng  thật sự bất cứ ý tưởng  mới nào cho một động cơ.

Theonhiều cách, thì các nhà sinh học phân tử cũng giống như một lớp học cáckỹ sư ôtô  vậy. Chúng ta có các danh sách rất dài và giải thích rõ cácthành phần tế bào và chúng ra có rất nhiều biểu đồ về cách các thànhphần này hợp lại với nhau, nhưng chúng ta không hiểu một tế bào theocách giống như một kỹ sư xe Audi hiểu một động cơ xe hơi.

Cácnhà sinh học cố gắng  thay đổi điều đó và nỗ lực của họ là một phần lĩnhvực mới lạ mà hầu hết mọi người chưa bao giờ nghe đến, được biết đếnvới tên sinh học hệ thống  (systems biology). Mặc dù sinh học hệ thốngvẫn chưa chứng minh được nó có sức mạnh, nhưng Trường Y Khoa của ĐạiHọc Harvard đã rất tự tin vào tiềm năng của lĩnh vực này đến nỗi trườngđã thành lập Khoa Sinh Học Hệ Thống, một khoa hoàn toàn mới  đầu tiêntrong vòng 20 năm qua, và các nhà xuất bản tạp chí  Nature đã cho in ấntạp chí sinh học hệ thống.

Vậy, lĩnh vực này hoạt động  ra sao?

PhòngThí Nghiệm Cold Spring Harbor là quê hương của sinh học phân tử. Rấtnhiều nhà sinh học phân tử vĩ đại của thể kỷ 20 đã đến phòng thí nghiệmnày để làm việc  hoặc tham dự các cuộc họp, và các bức tường của toà nhàphòng thí nghiệm treo đầy các vật dụng tranh ảnh sinh học phân tử lịchsử, trong đó có một cây đàn ghita được hàng tá các nhà sinh học về bộgen hàng đầu ký vào và một bức chân dung khổng lồ  của James Watson.

Trongmột ngày cuối tuần mùa xuân lạnh giá gần đây ở New York, khoảng 300 nhàkhoa học quan tâm  đến sinh học hệ thống  đã tụ họp ở Cold Spring Harborđể thảo luận. Để có ý tưởng về các vấn đề mà cộng đồng  khoa học  nàyđang đối mặt, hãy xem qua môt trong những tế bào được biết rõ nhất: menbia. Men có khoảng 6000 gen, và chúng ta biết về 75% của những gen đócó chức năng gì - bạn có thể chọn ra gen men bia yêu thích của mình,vào cơ sở dữ liệu  và đọc xem gen đó làm gì trong tế bào men.

Trongmột vài năm nữa, chúng ta sẽ biết được 99.9% các gen men bia có chứcnăng gì. Nhưng liệu sau đó chúng ta có thật sự hiểu được thậm chí mộtsinh vật đơn giản như men không? Các tế bào men sản sinh theo một quátrình rất giống với cách mà tế bào của con người  phân chia và kết quảlà chúng ta biết được rất nhiều sinh học cơ bản có liên quan đến cácbệnh của con người  như ung thư bằng cách nghiên cứu  men. Một mô hìnhphân chia tế bào men giống như mô hình máy tính  của một động cơ của mộtkỹ sư có thể làm sáng tỏ mức độ quan trọng  của việc các hệ thống  điềukhiển bị hư hỏng trong những bệnh như ung thư như thế nào nhưng ngaybây giờ tất cả chúng ta đều có những danh sách dài các thành phần vàmột số biểu đồ cơ bản – không đủ cho việc tạo ra bất cứ tế bào nào.

Vấnđề này lại nổi lên một lần nữa trong các nghiên cứu  liên kết của bộgen, các nghiên cứu  đã đưa ra những danh sách gen có thể liên quan đếncác bệnh như tiểu đường và bệnh tim. Chúng ta có hiểu những căn bệnhnày tốt hơn khi chúng ta có những danh sách như vậy không? Thật sự làkhông, bởi vì chúng ta không biết  làm thế nào các thành phần đó hợp lạivới nhau thành sức khỏe  hoặc bệnh tật.

Vậycác nhà sinh học hệ thống  đang làm gì đối với vấn đề này? Sự thật là,họ cũng viết ra những danh sách dài các gen có liên quan đến một quátrình sinh học nhất định, nhưng nhiều nhóm nghiên cứu  đang nghiên cứuxem các danh sách thành phần này thay đổi theo thời gian  như thế nào:gen nào được bật hoặc tắt khi một tế bào thân phân hoá thành một tế bàothần kinh? Gen nào thì hoạt động  tích cực trong tế bào nào khi một phôiphát triển từ một tế bào đơn lẻ? tế bào mầm nào làm tăng tế bào cơ vàtế bào thần kinh? Đây là một số chủ đề nổi bật đang được nghiên cứutrong sinh học hệ thống.

Pháthiện tế bào mầm nào làm gia tăng cho tế bào trưởng thành nào là mộttrọng điểm nghiên cứu  của tiến sĩ Robert  Waterston tại trường đại họcWashington:

Tiếnsĩ Waterston đã phát triển được một kỹ thuật  chụp ảnh không thể tinđược có khả năng dò theo các tế bào cá nhân  trong một phôi thai sâu,theo sau một tế bào thân ban đầu trong suốt tất cả quá trình phân chiacủa nó khi những phần khác nhau của con sâu phát triển.

Tiếnsĩ Jeanne Loring, tại viện Scripps, đang nghiên cứu  những thay đổi diễnra trong các tế bào gốc phôi thai đơn lẻ khi chúng phân hoá thành cácloại tế bào khác. Bà đang nghiên cứu  cơ chế methyl hóa DNA (DNAmethylation) trong các tế bào gốc khi chúng thay đổi. Biết được cơ chếnày biến đổi như thế nào qua thời gian  là một phần hiểu biết then chốtvề làm thế nào mà tất cả các loại tế bào khác nhau của chúng ta có cùngDNA nhưng lại hoạt động  khác nhau.

Vàtại Havard, tiến sĩ Sunney Xie đang sử dụng cách soi kính hiển vi phứctạp để nghiên cứu  làm thế nào các thành phần của hệ thống  sinh học hoạtđộng theo quy luật tự nhiên  bên trong các tế bào sống. Ông có thể xemcác phân tử protein đơn lẻ bên trong các tế bào đơn lẻ và đo đạc độnhanh của một protein điều tiết trượt dọc theo một sợi DNA, và một tếbào có thể tạo ra một protein khi phản ứng với một tín hiệu môi trườngnhanh như thế nào và cần có bao nhiêu phân tử protein để bắt đầu mộtvòng phản hồi tích cực.

Sinhhọc hệ thống  vẫn đang là một lĩnh vực “chưa trưởng thành”, đang phấnđấu để làm rõ các câu hỏi  khoa học  cấp bách nhất và để xác định nhữngcon đuờng nghiên cứu  hứa hẹn nhất. Tại cuộc họp ở Cold Spring Harbor,rõ ràng là trong khi một số người đang thực hiện việc nghiên cứu  cực kỳthú vị thì chúng ta vẫn còn rất lâu mới có thể tạo ra một mô hình tếbào máy tính, hay thậm chí một hệ thống  phụ tế bào nhỏ mà với nó chúngta có thể giả lập những biến đổi do thuốc hoặc sự đột biến gây ra.

Mộtkỹ sư xe Mercedes với ý tưởng mới để cải tiến động cơ có thể kiểm tranó trên mô hình trước nhưng một công ty  dược với loại thuốc tiềm năngmới không thể làm giống như vậy, nó không thể dự đoán bất cứ điều gì vềviệc tế bào sẽ phản ứng với thuốc đó như thế nào. Chúng ta có lẽ cònrất xa mục đích đó nhưng sinh học hệ thống  là một lĩnh vực đáng để mắttới.

Bạn có ý kiến gì về bài viết Chúng ta có thể tạo ra xe hơi, vậy tại sao chúng ta không thể tạo ra tế bào? này? Hãy gởi suy nghĩ, bình luận, đánh giá, lời khuyên ... của bạn về bài viết Chúng ta có thể tạo ra xe hơi, vậy tại sao chúng ta không thể tạo ra tế bào? bạn tại đây.