-
Thứ tôi sắp sửa cho các bạn xem
-
là những cỗ máy phân tử kỳ diệu
-
đã tạo ra toàn bộ cơ cấu sự sống của cơ thể các bạn.
-
Những phân tử này thực sự, thực sự nhỏ xíu.
-
Và khi tôi nói là nhỏ xíu,
-
thì chúng thực sự như vậy.
-
Chúng còn nhỏ hơn một bước sóng ánh sáng,
-
vì vậy chúng ta không thể quan sát chúng trực tiếp.
-
Nhưng qua khoa học, chúng ta vẫn có thể biết được tương đối tốt
-
chuyện gì đang xảy ra ở mức độ phân tử.
-
Vì thế những gì chúng tôi có thể làm là kể với các bạn về những phân tử này,
-
nhưng chúng tôi lại không có cách nào giúp bạn nhìn trực tiếp những phân tử đó.
-
Có một cách khác để làm việc này là vẽ.
-
Và ý tưởng này thực sự không mới.
-
Các nhà khoa học vẫn luôn tạo ra những bức vẽ
-
như là một phần của quá trình suy nghĩ và khám phá của họ.
-
Họ vẽ ra những thứ họ đang quan sát dưới con mắt của họ,
-
thông qua những thiết bị như kính thiên văn và kính hiển vi,
-
cũng như những gì họ đang nghĩ trong đầu.
-
Tôi xin lấy hai ví dụ nổi tiếng,
-
chúng rất nổi tiếng về sự biểu đạt khoa học thông qua nghệ thuật.
-
Đầu tiên là Galileo
-
người đã sử dụng kính thiên văn đầu tiên trên thế giới
-
để quan sát Mặt Trăng.
-
Và ông đã thay đổi nhận thức của chúng ta về Mặt Trăng.
-
Theo quan niệm ở thế kỷ 17 thì
-
Mặt Trăng là một trái cầu hoàn hảo.
-
Nhưng cái mà Galileo nhìn thấy lại là một vùng đất cằn cỗi và nhiều đá,
-
như ông đã diễn tả qua những bức tranh mầu nước của mình.
-
Một nhà khoa học với những ý tưởng rất lớn khác,
-
một siêu sao của ngành sinh học, là Charles Darwin.
-
Ở mục ghi chép nổi tiếng trong cuốn sổ của ông,
-
ông bắt đầu ở góc trái với, "Tôi nghĩ là",
-
rồi phác họa ra cây sự sống đầu tiên,
-
mà đồng thời cũng là quan điểm của ông
-
về mối liên hệ giữa các loài, các sinh vật trên Trái đất,
-
thông qua lịch sử tiến hóa --
-
nguồn gốc của muôn loài qua chọn lọc tự nhiên
-
và sự phân nhánh từ một quần thể tổ tiên ban đầu.
-
Mặc dù cũng là một nhà khoa học,
-
nhưng khi nghe bài giảng của các nhà sinh học phân tử
-
tôi đã hoàn toàn không hiểu gì,
-
với tất cả những ngôn ngữ kỹ thuật mầu mè và các biệt ngữ
-
mà họ sử dụng để nói về công việc của họ,
-
cho đến khi tôi thấy những bức ảnh minh họa của David Goodsell,
-
một nhà sinh học phân tử ở viện Scripps.
-
Và các bức hình của ông,
-
tất cả đều chính xác và đúng tỷ lệ.
-
Những bức vẻ của ông đã giúp tôi thấy rõ
-
thế giới phân tử bên trong chúng ta như thế nào.
-
Đây là một lát cắt ngang qua mạch máu.
-
Ở góc trái trên cùng, bạn nhìn thấy khu vực màu xanh vàng này.
-
Đó là huyết tương, với nước là chủ yếu,
-
nhưng cũng có cả kháng thể, đường,
-
hoóc môn, những thứ đại loại vậy.
-
Và vùng màu đỏ là một lát cắt của một tế bào hồng cầu.
-
Những phân tử màu đỏ là hemoglobin.
-
Chúng có màu đỏ; và vì vậy tạo nên màu đỏ của máu.
-
Và hemoglobin hoạt động như một miếng xốp phân tử
-
hấp thu khí oxi từ phổi của bạn
-
rồi vận chuyển nó tới những bộ phận khác của cơ thể.
-
Bức ảnh này đã gây cảm hứng mạnh mẽ cho tôi từ nhiều năm trước,
-
và tôi tự hỏi liệu chúng ta có thể sử dụng đồ họa máy tính
-
để miêu tả thế giới phân tử.
-
Nó sẽ trông như thế nào?
-
Và đó là khi tôi bắt đầu ý tưởng. Vậy ta hãy bắt đầu.
-
Đây là ADN ở dạng chuỗi xoắn kép.
-
Và nó được xác định bởi tinh thể học tia X,
-
cho nên mô hình này khá là chuẩn.
-
Giờ nếu chúng ta tháo chuỗi xoắn kép và mở tách hai chuỗi ra,
-
chúng ta sẽ nhìn thấy chúng giống như hàm răng.
-
Đó là những ký tự của mã di truyền,
-
là 25,000 gen được viết vào phân tử ADN của bạn.
-
Đây là cái mà chúng ta vẫn luôn nói về --
-
mã di truyền -- đây là cái chúng ta đang thảo luận.
-
Nhưng tôi muốn nói về một khía cạnh khác của khoa học ADN,
-
và đó là bản chất vật lý của ADN.
-
Đó là 2 chuỗi này chạy theo 2 hướng ngược nhau
-
vì những lý do mà tôi không đi vào chi tiết lúc này.
-
Nhưng chúng chạy theo hai hướng ngược chiều nhau,
-
dẫn tới rất nhiều sự phức tạp trong tế bào cơ thể,
-
mà các bạn sắp sửa thấy đây,
-
cụ thể nhất là khi ADN bắt đầu được sao chép.
-
Và bởi vậy cái mà tôi sẽ cho bạn xem
-
là một sự miêu tả chính xác
-
về hoạt động thật sự của bộ máy sao chép DNA đang xảy ra bên trong bạn,
-
ít nhất là vẫn còn đúng vào năm 2002.
-
Và đây là ADN đang đi vào phạm vi sản xuất từ phía bên trái,
-
và đâm vào khu vực tập hợp những bộ máy hóa sinh nhỏ,
-
mà đang kéo tách một phần chuỗi ADN và tạo ra một bản copy chính xác.
-
Vậy là ADN đi vào
-
và chạm vào kết cấu mầu xanh hình bánh rán
-
rồi bị xé thành hai chuỗi.
-
Một chuỗi có thể được sao chép một cách trực tiếp,
-
và bạn có thể nhìn thấy chúng đang được cuộn vào cho tới tận cùng đây.
-
Nhưng mọi sự không hề đơn giản cho chuỗi còn lại
-
bởi vì nó phải được sao chép theo hướng ngược lại.
-
Vậy là nó bị quẳng ra ngoài một cách lặp đi lặp lại qua những vòng này
-
và mỗi lần như vậy lại được sao chép một phần,
-
để tạo ra hai phân tử ADN mới.
-
Giờ bạn có hàng tỷ những cỗ máy này
-
đang làm việc ngay lúc này bên trong bạn,
-
sao chép ADN của bạn với độ tin cậy cao.
-
Đây là một sự miêu tả chính xác,
-
và rất gần với tốc độ chính xác những gì đang xảy ra bên trong bạn.
-
Dù tôi đã bỏ sót quá trình sửa lỗi và nhiều thứ khác.
-
Đây là công trình từ nhiều năm về trước.
-
Cảm ơn.
-
Công trình này đã cũ rồi,
-
nhưng thứ tôi sẽ cho các bạn xem sau đây là công nghệ khoa học đã được cập nhật.
-
Nào hãy bắt đầu lại với ADN.
-
Và nó đang lắc lư và xóc xóc nhẹ bởi vì xung quanh nó là rất nhiều phân tử khác,
-
mà giờ tôi sẽ dẹp đi để bạn có thể nhìn thấy thứ gì đó.
-
ADN chỉ rộng cỡ khoảng 2 nm
-
nó rất nhỏ.
-
Nhưng bên trong mỗi tế bào của bạn,
-
mỗi chuỗi ADN dài khoảng 30 - 40 triệu nm.
-
Bởi vậy để giữ cho ADN ở trạng thái có tổ chức và để điều khiển việc tiếp cận mã di truyền,
-
nó được cuốn quanh những phân tử protein mầu tím này --
-
tôi đã đánh dấu mầu tím ở đây.
-
Nó được gói ghém và bó lại.
-
Và cái chúng ta đang nhìn là một chuỗi đơn ADN.
-
Gói ADN lớn này được gọi là nhiễm sắc thể.
-
Chúng ta sẽ nói về nhiễm sắc thể sau một phút.
-
Giờ chúng ta đang gỡ ra, thu nhỏ lại,
-
nhìn qua một lỗ hổng của nhân,
-
mà chính là cổng để tới nơi đang giữ tất cả ADN
-
và ta gọi nơi đó là nhân tế bào.
-
Tất cả những gì chúng ta nhìn thấy
-
có giá trị ngang với một học kỳ của môn sinh học, và tôi chỉ gói trong 7 phút.
-
Chẳng lẽ ngày nay chúng ta sẽ không thể làm được điều này?
-
Và tôi được trả lời là "Không thể."
-
Đây là tế bào sống được nhìn qua một chiếc kính hiển vi.
-
Và nó đã được quay thành phim, bởi vậy mà bạn nhìn thấy nó đang chuyển động.
-
Vỏ nhân bị phá hủy.
-
Và những thứ có hình xúc xích này là nhiễm sắc thể, và chúng ta sẽ chú ý tới chúng.
-
Chúng trải qua một sự chuyển động cực kỳ ấn tượng
-
mà được tập trung ở những chấm đỏ này.
-
Khi tế bào cảm thấy nó đã sẵn sàng,
-
nó sẽ xé nhiễm sắc thể làm đôi.
-
Một bộ ADN sẽ tới một phía,
-
và bộ ADN còn lại sẽ tới phía kia --
-
đó là hai bản giống nhau của ADN.
-
Và sau đó tế bào chia cắt ở giữa.
-
Và tiếp tục, chúng ta có hàng tỷ tế bào
-
đang thực hiện quá trình này ngay bên trong bạn.
-
Giờ chúng ta tua lại đoạn phim và chỉ tập trung vào nhiễm sắc thể,
-
quan sát cấu trúc và miêu tả nó.
-
Nào bây giờ chúng ta đang ở mặt phẳng xích đạo.
-
Các nhiễm sắc thể xếp thành hàng dọc.
-
Và nếu chúng ta tách một nhiễm sắc thể,
-
chúng ta sẽ kéo nó ra và nhìn vào cấu trúc của nó.
-
Đây là một trong những cấu trúc phân tử lớn nhất trong cơ thể bạn,
-
ít nhất là với những gì chúng ta hiện giờ biết được.
-
Và đây là một nhiễm sắc thể đơn.
-
Và bạn có hai chuỗi ADN trong mỗi nhiễm sắc thể.
-
Một chuỗi bó lại thành một chiếc xúc xích.
-
Chuỗi kia bó lại thành một chiếc xúc xích khác.
-
Còn những thứ mà trông giống như lông mèo mà đang vắt qua từ hai phía tế bào
-
là những giàn giáo linh động nâng đỡ tế bào.
-
Chúng được gọi là vi ống. Tên không quan trọng lắm.
-
Cái mà chúng ta cần chú ý là khu vực đỏ này -- Tôi dán nhãn đỏ ở đây --
-
và đó là mặt phân giới
-
giữa hệ vi ống và nhiễm sắc thể.
-
Nó hiển nhiên là trung tâm cho sự chuyển động của nhiễm sắc thể.
-
Và chúng ta không biết thực sự nó đạt được sự chuyển động này bằng cách nào.
-
Chúng ta đã tập trung nghiên cứu rất sâu
-
cái gọi là vùng gắn thoi (kinetochore) hơn 100 năm nay rồi,
-
và chúng ta vẫn mới chỉ bắt đầu khám phá nó thực sự là cái gì.
-
Đó là một tập hợp của hơn 200 loại protein khác nhau,
-
tổng cộng là hàng ngàn protein.
-
Nó là một hệ thống truyền tín hiệu.
-
Nó truyền tin thông qua những tín hiệu hóa học
-
để nói với phần còn lại của tế bào khi nào nó sẵn sàng,
-
khi nào nó cảm thấy mọi thứ đã được sắp xếp và sẵn sàng để bắt đầu
-
quá trình phân chia nhiễm sắc thể.
-
Nó có thể nối các sợi vi ống đang trải rộng và co ngắn với nhau.
-
Nó cũng tham gia vào quá trình phát triển các vi ống,
-
và có thể nhất thời gắn vào vi ống.
-
Nó cũng là một hệ thống cảm biến.
-
Nó có thể cảm giác được khi nào thì tế bào đã sẵn sàng,
-
khi nào nhiễm sắc thể đã xếp hàng ở đúng vị trí.
-
Nó đang chuyển sang màu xanh ở đây
-
vì nó cảm thấy tất cả mọi thứ đã chín muồi.
-
Và bạn sẽ thấy, vẫn còn một chút xíu ở đây
-
vẫn còn nguyên màu đỏ.
-
Và nó được đưa dọc xuống vi ống.
-
Đó là hệ thống truyền tín hiệu đang phát đi tín hiệu ngừng.
-
Và nó đã được đưa đi. Ý tôi là, nó khá máy móc.
-
Nó giống một chiếc đồng hồ phân tử.
-
Và đây là những gì đang hoạt động ở cấp độ phân tử.
-
Và để cho vào một chút khiếu thẩm mỹ,
-
chúng ta có kinesin, những thứ có mầu da cam.
-
Chúng là những phân tử chuyển phát nhanh chỉ đi theo một chiều.
-
Và đây là dynein. Chúng vận chuyển hệ thống truyền tin đó.
-
Và chúng có những đôi chân dài để có thể bước qua những chướng ngại vật.
-
Và một lần nữa, tất cả đều đã được tạo ra một cách chính xác
-
từ khoa học.
-
Vấn đề là chúng tôi không thể giúp bạn nhìn thấy bằng bất cứ cách nào khác.
-
Khám phá tại giới hạn của khoa học,
-
ở ngưỡng cửa của sự hiểu biết của con người
-
là một thử thách hấp dẫn.
-
Việc khám phá ra công cụ này
-
chắc chắn sẽ là một động lực thú vị cho nghiên cứu khoa học.
-
Nhưng với hầu hết những nhà nghiên cứu y khoa --
-
việc khám phá ra công cụ này
-
đơn giản chỉ là những bước trên con đường tới những mục tiêu lớn
-
để quét sạch bệnh tật,
-
loại bỏ những đau đớn và khốn khổ mà bệnh tật gây ra
-
và đưa con người thoát khỏi đói nghèo.
-
Xin cảm ơn.
-
(Tiếng vỗ tay)