Vì sao con người không trường sinh bất tử?

Con người không thể sống mãi vì tế bào chỉ phân chia 50 lần mà thôi

Các nhà khoa học phát hiện: trong cơ thể, quá trình lão hóa được kiểm soát không chỉ bởi các đồng hồ sinh học đặc biệt của toàn cơ thể mà còn rất nhiều ‘đồng hồ’ đặt ở trong từng tế bào. Trước đây các nhà khoa học cho rằng, các tế bào trong cơ thể có số lần phân chia vô hạn. Nhưng công trình nghiên cứu của Hayflik ( Hoa Kỳ) đã chứng minh rằng chỉ có các tế bào ung thư mới phân chia vô hạn, còn tất cả các tế bào bình thường chỉ phân chia đến giới hạn 50 lần rồi ngừng phân chia và chết đi. Hayflik đã làm đông lạnh tế bào đã phân chia được 30 lần. Sau một thời gian lại hoạt hóa cho tế bào này phân chia tiếp. Thế nhưng nó vẫn nhớ là đã phân chia 30 lần trước khi đông lạnh rồi, bây giờ nó chỉ phân chia tiếp 20 lần nữa là đủ 50 lần phân chia rồi ngừng hẳn. Nhà khoa học còn phát hiện ra rằng: sự phân chia đầy đủ 50 lần chỉ có ở các tế bào từ bào thai, còn các tế bào ở người trưởng thành thì người càng già số lần phân chia của tế bào càng ít. Đây gọi là hiệu ứng Hayflik.

Nhưng tác giả của phát minh này cũng như nhiều nhà khoa học khác, không giải thích được nguyên nhân vì sao tế bào chỉ phân chia số lần hữu hạn là 50.

Sơ đồ hiệu ứng Hayflik - Ảnh minh họa

Tuổi thọ giảm vì phân tử AND bị tiêu hao sau mỗi lần phân chia

Chuỗi xoắn kép phân tử AND do Watson và Crick tìm ra là cơ sở di truyền của tế bào. Nhà khoa học Alexei Olovnikov (Liên Xô ) nêu giả thuyết là cứ mỗi lần phân chia của tế bào, phân tử AND lại ngắn đi một ít. Cho đến khi sự rút ngắn này đụng đến một gen quan trọng cho sự sống thì tế bào sẽ chết. Ông giải thích hiện tượng này như sau: các phân tử ADN của mỗi tế bào khi phân chia thì hai sợi xoắn kép giãn ra, tách đôi để tạo ra chuỗi xoắn mới, với hai dãy enzym tích tụ từ quá trình này không đủ khả năng lặp lại toàn bộ cả hai sợi phân tử ADN. Hậu quả là một trong hai sợi xoắn kép bao giờ cũng bị ngắn hơn sợi kia. Cứ mỗi lần tách ra là phân tử ADN lại mất một ít thành phần của nó. Sự co ngắn của các phân tử ADN được Olovnikov gọi là sự ‘co mép lề’ hay ‘cắt khúc cuối’.

 Mô hình cấu trúc phân tử AND - Ảnh minh họa

Ông giải thích rằng:các chuỗi ADN con được tạo thành do di chuyển của men ADN - Polymeraza dọc theo chuỗi mẹ. Các trung tâm nhận biết và trung tâm xúc tác của men này nằm cách nhau. Khi trung tâm nhận biết (ví như đầu tàu hỏa) đi đến chuỗi ADN mẹ thì trung tâm xúc tác (ví như toa cuối đoàn tàu) ngừng ở cách đoạn cuối ADN một khoảng và khoảng còn lại đó không được sao chép. Một lý do nữa là ADN còn bị thu ngắn do việc tổng hợp các chuỗi sao chép được bắt đầu với những phân tử ARN (Axit Ribonucleic) ngắn. Sau khi tổng hợp xong, chuỗi sao chép ARN được loại ra, vì vậy bản sao thường ngắn hơn bản gốc.

Con người không thể trường sinh bất tử

Hiện tượng ‘co mép lề’ ADN cho đến nay vẫn chưa có nghiên cứu nào lý giải được rõ ràng. Nhà khoa học Barbara Mc Clintock khi nghiên cứu về ngô đã thấy rằng nhiễm sắc thể trở nên không ổn định một cách lạ lùng khi chúng bị phân chia ra. Còn Herman Muller, cũng có nhận định tương tự Barbara khi nghiên cứu loài ruồi giấm. Ở các đầu mút của nhiễm sắc thể bình thường phải tồn tại một cấu trúc phân tử nào đó có tác dụng ổn định chúng. Herman Muller gọi chúng là ‘telomeres’ (theo tiếng Hy Lạp telo có nghĩa là phần cuối). Chính telomeres nằm ở chuỗi tế bào sẽ chết. Nhưng chiều dài của telomeres có tỷ lệ với tuổi thọ hay không? Nhiều nghiên cứu trên thế giới đang tìm lời giải đáp.Với những kỹ thuật hiện đại, người ta đã có thể tách riêng các telomeres ra khỏi chuỗi ADN làm rõ sự rút ngắn telomeres, cũng như đo được nhịp điệu co ngắn của telomeres chia tế bào.

 Mô hình tách riêng các telomeres ra khỏi chuỗi AND - Ảnh minh họa

Người càng cao tuổi thì telomeres của họ càng ngắn. Theo một tính toán: telomeres của nguyên bào sợi là nơi sản sinh ra chất colagen, cứ mỗi năm mất khoảng 20 phân tử. Đến khi các telomeres trở nên quá ngắn thì các nhiễm sắc thể sẽ kém bền vững, chúng không thể bám vào được màng nhân tế bào, chúng bị dính vào nhau và có hình dạng kỳ dị. Kết quả là các tế bào không thể phân chia được nữa.

Các nhà nghiên cứu đang xem xét đánh giá kích thước của telomeres như một ‘thước đo’chuẩn xác tuổi thọ của tế bào. Nhà khoa học Calvin Harley còn cho rằng nếu khi sinh ra telomeres của một người nào đó ngắn hơn bình thường, thì các tế bào của người đó sẽ có tuổi thọ ngắn hơn một cách tương ứng.

Có lẽ các telomeres như một thứ bảo hiểm làm chậm hiệu ứng của thời gian đối với các nhiễm sắc thể. Hy vọng không lâu nữa khoa học sẽ tìm ra ‘thước đo cuộc đời’ yếu tố quyết định tuổi thọ, để tìm ra phương pháp làm tăng tuổi thọ cho con người.