Chức năng tế bào gốc ở tế bào thường của thực vật
[16/02/2009 - Sinh học Việt Nam]
Những tế bào thông thường có khả năng thay thế những cơ quan bị mất ở
thực vật – một chức năng được cho là chỉ có ở tế bào gốc – các nhà nghiên
cứu tại Trung tâm bộ gen và hệ thống sinh học thuộc Đại học New York và
Đại học Utrecht tại Hà Lan đã phát hiện. Những phat hiện này, cho thấy
một số vai trò của tế bào gốc trong việc tái tạo cơ quan có thể được chia sẻ
bởi các loại tế bào khác, được công bố trên số mới nhất của tạp chí Nature.
Tế bào gốc có hai thuộc tính cơ bản: chúng có thể tự làm mới bản thân và chúng có thể tái tạo những loại tế
bào chuyên dụng khác. Những tính năng này biến chúng thành phương tiện tái tạo, tạo ra tế bào mới để thay
thế những cơ quan và mô bị mất. Những hiện tượng này thẩy rất rõ ở thực vật, chúng có thể tự mọc lại cành
và rễ. Trung tâm của hoạt động tế bào là đó là hốc tế bào gốc, nơi tế bào gốc được chỉ dẫn để thực hiện
những chức năng tái tạo và làm mới này.
Tuy nhiên, vẫn chưa rõ mức độ quan trọng của hốc tế bào gốc đối với sự phát sinh cơ quan – việc xây dựng
và tái xây dưng các cơ quan.
Các nhà khoa học nghiên cứu cây Arabidopsis thaliana. Loài thực vật này là ứng cử viên sáng giá cho
nghiên cứu vì các nhà nghiên cứu trước đây đã hận biết tất cả những gen thể hiện trong một tế bào riêng lẻ
của nó, cho phép theo dõi nhân dạng tế bào khi chúng phục hồi.
Arabidopsis thaliana: Trái, giai đoạn sinh dưỡng, trước khi nở hoa và phát triển thân hoa. Trung tâm: một
cây trưởng thành với bộ hoa/hạt giống đầy đủ. Phải: Hoa, thân hoa và hạt giống. (Ảnh: INRA 2003/Đại học
New York).
Trong nghiên cứu, các nhà nghiên cứu cắt bỏ đầu rễ của cậy, do đó cắt bỏ hốc tế bào gốc, rồi kiểm tra nhân
dạng tế bào bằng cách đo tất cả các hoạt động gen. Những kết quả cho thấy tế bào gốc quay trở lại khá muộn
khi tái tạo sau khi các tế bào khác đã được thay thế. Các nhà nghiên cứu sau đó sử dụng cây đột biến mà hốc
tế bào gốc đã không hoạt động để khẳng định quan sát của họ. Bất chấp sự thiếu vắng hốc tế bào gốc, những
tế bào thông thường của cây vẫn hoạt động để tái tạo tất cả các mô chính hình thành nên đầu rễ - quá trình
bắt đầu vài giờ sau khi đầu rễ bị cắt bỏ.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu phát hiện rằng thực vật không có hốc tế bào gốc hoạt động không thể tái tạo
sinh trưởng bình thường, cho thấy các tế bào khác không thay thế tất cả chức năng của tế bào gốc.
Các nhà khoa học gần đây cho biết việc bắt buộc tế bào không phải tế bào gốc ở động vật có vú thể hiện một
số gen có thể chuyển hóa những tế bào này thành tế bào gốc – quá trình được biết đến với tên gọi “tái lập

nghiệm tại phòng thí nghiệm
tế bào gốc thuộc ĐH Khoa học
Tự nhiên TP HCM.
Triển vọng điều trị vô sinh ở người
Kết quả thử nghiệm thành công nói trên đang mở ra cơ hội trong việc ứng dụng phục vụ cho con người, và
hơn hết là có thể điều trị cho những trường hợp đàn ông không có tinh trùng dẫn đến vô sinh.
Theo tiến sĩ Trần Linh Thước, Hiệu phó ĐH Khoa học Tự nhiên TP HCM, "Triển vọng thành công của
phương pháp này là rất cao, vì thế giới đã có một số nước như Mỹ, Anh, Nhật… cũng đã áp dụng thành
công bằng phương pháp này. Tuy nhiên để có thể áp dụng thành công trên người cần rất nhiều thời gian
cũng như kinh phí để nhóm nghiên cứu thực hiện”.
Thạc sĩ Phan Kim Ngọc cho biết, từ tháng 9/2008, nhóm nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm cho các tinh
trùng biệt hóa từ tế bào mầm vào thụ tinh trong ống nghiệm để tạo ra chuột con. Dự kiến công đoạn này mất
từ 12 đến 18 tháng, khoảng cuối năm tới 2009 sẽ có kết quả.
Hiện, nhóm các nhà khoa học nói trên đang phối hợp cùng Bệnh viện Từ Dũ TP HCM tiến hành phác thảo
các dự án xin phép tiến hành thí nghiệm kết quả nói trên đối với người. Nếu dự án này được thông qua và
tiếp tục thành công thì cơ hội điều trị vô sinh cho đàn ông không có tinh trùng hoặc tinh trùng không đủ khả
năng sinh thụ thai là rất lớn.
Nhân bản tế bào mầm từ noãn của thỏ và tế bào người
[16/01/2006 - Sinh học Việt Nam]
Các nhà khoa học thuộc trường ĐH King's College ở Luân Đôn, Anh vừa
thông báo ý định nhân bản tế bào mầm từ noãn của thỏ và nhân tế bào
người.
Giáo sư Chris Shaw, phụ trách nhóm nghiên cứu khẳng định “những tế bào mầm này lấy từ thỏ nhưng được
điều khiển bởi ADN người và chỉ được sử dụng trong khuôn khổ nghiên cứu phát triển tế bào gốc và những
bệnh về gen”.
Theo luật pháp Anh, các tế bào mầm không được phát triển quá 14 ngày và không được cấy vào nuôi trong
tử cung của phụ nữ. Vì thế giáo sư Shaw cho biết muốn tìm những nguồn thay thế để sản sinh ra noãn.
“Khả năng sinh sản dồi dào của thỏ là một điều rất thú vị, chúng ta có thể chuyển nhân các tế bào ở người
vào các noãn của thỏ”, ông giải thích. “Về khía cạnh pháp lý, hiện tại vẫn chưa rõ ràng, nhưng có một vài
điều chúng tôi muốn tranh luận với Cơ quan sinh sản và tế bào mầm (HFEA) và hy vọng được sự cho phép”.

sinh lý phát triển, lão hóa và bệnh tật. Đến hôm nay, trên mười ngàn gene chuột (xấp xỉ một nửa số gene
trong hệ gene động vật có vú) đã có thể bị bất hoạt. Những nỗ lực quốc tế nhằm tạo ra ngân hàng chuột bị
"bất hoạt" với tất cả các gene có thể trở thành hiện thực trong một tương lai gần.
Bằng phương pháp định hướng gene, hiện nay người ta có thể tạo ra hầu hết các loại biến đổi DNA ở hệ
gene chuột, điều này cho phép các nhà khoa học xác định vai trò của từng gene riêng lẻ đối với bệnh tật và
sức khỏe. Định hướng gene đã tạo ra hơn 500 mô hình khác nhau trên chuột mang các dị tật của người, bao
gồm chứng thoái hóa thần kinh, tim mạch, tiểu đường và ung thư.
Biến đổi gene bằng tái tổ hợp tương đồng
Thông tin hàm chứa chức năng của cơ thể và quá trình phát triển của chúng ta suốt cả đời được chứa trong
DNA. DNA của chúng ta được đóng gói trong nhiễm sắc thể, nơi xảy ra sự bắt cặp nhiễm sắc thể giữa một
nhiễm sắc thể nhận từ cha và một nhiễm sắc thể nhận từ mẹ. Thay đổi trình tự DNA trong bắt cặp nhiễm sắc
thể như trên làm gia tăng biến đổi di truyền trong quần thể, quá trình này gọi là tái tổ hợp tương đồng
(homologous recombination). Quá trình này được bảo tồn xuyên suốt tiến hóa và đã được giải thích ở vi
khuẩn hơn 50 năm về trước bởi người đoạt giải Nobel 1958 Joshua Lederberg.
Cả Mario Capecchi và Oliver Smithies đã nhận thấy rằng tái tổ hợp tương đồng có thể dùng để sửa đổi một
cách đặc hiệu các gene ở tế bào động vật có vú, và trước sau như một công trình của họ đi theo hướng này.
Capecchi giải thích rằng tái tổ hợp tương đồng có thể xảy ra giữa DNA được chuyển vào tế bào động vật có
vú và nhiễm sắc thể của tế bào đó. Ông nhận thấy các gene khiếm khuyết có thể được sửa sai bởi sự tái tổ
hợp tương đồng với DNA thu được (incoming DNA). Ban đầu Smithies đã thử sửa sai các gene đột biến ở tế
bào người. Ông nghĩ rằng các bệnh di truyền về máu chắc chắn có thể điều trị được bằng cách sửa chữa
nguyên nhân gây bệnh là các đột biến ở tế bào gốc tủy xương. Với những cố gắng này, Smithies đã khám
phá ra các endogenous gene có thể định hướng một cách mãnh liệt hoạt động của chúng. Điều này đề xuất
rằng tái tổ hợp tương đồng có thể dễ dàng tạo nên sự thay đổi chút ít (modification = change slightly) tất cả
các gene.
Tế bào gốc phôi - phương tiện di truyền dòng tinh trùng chuột
Các loại tế bào ban đầu được Capecchi và Smithies nghiên cứu không thể tạo nên ở động vật các gene có
tính định hướng. Điều này đòi hỏi một loại tế bào khác, từ đó đã hướng tới việc sử dụng tế bào giao tử. Chỉ
loại tế bào này mới có khả năng di truyền DNA thay đổi chút ít.
Martin Evans đã làm việc với các tế bào phôi thai chuột (EC), mặc dù lấy từ các bướu nhưng chúng có thể
biệt hóa thành bất cứ loại tế bào nào. Ông đã nhìn ra nên sử dụng tế bào EC như phương tiện chuyển nguyên

Hầu như mọi mặt của sinh lý động vật có vú đều có thể được nghiên cứu bằng định hướng gene. Rồi thì
chúng ta đã chứng kiến một sự bùng nổ các hoạt động nghiên cứu ứng dụng kĩ thuật này. Định hướng gene
hiện nay đã được quá nhiều nhóm nghiên cứu sử dụng và quá nhiều cuộc tranh đua dẫn đến không thể có
được một bản tóm tắt ngắn gọn các kết quả. Một số đóng góp hơi muộn của những người đoạt giải Nobel
năm nay trình bày phía bên dưới.
Định hướng gene giúp chúng ta thấu hiểu vai trò của hàng trăm gene trong quá trình phát triển bào thai động
vật có vú. Nghiên cứu của Capecchi tiết lộ vai trò của những gene liên quan trong quá trình phát triển cơ
quan động vật có vú và trong sự thiết lập hình trạng cơ thể. Công trình của ông đã cởi bỏ lớp hào quang về
nguyên nhân của hàng loạt bệnh giảm thiểu chức năng bẩm sinh ở người.
Evans đã ứng dụng định hướng gene để phát triển chuột mô hình cho các bệnh ở người. Ông đã phát triển
hàng loạt mô hình cho bệnh u xơ nang di truyền ở người, sử dụng những mô hình này để nghiên cứu cơ chế
gây bệnh và kiểm tra hiệu ứng của liệu pháp gene.
Smithies cũng đã sử dụng định hướng gene để phát triển chuột mô hình cho những bệnh di truyền chẳng hạn
như u xơ nang, chứng thiếu máu. Ông cũng đã phát triển một số lớn chuột mô hình cho những bệnh thông
thường ở người chẳng hạn cao huyết áp và xơ vữa động mạch.
Tóm lại, định hướng gene ở chuột đã tràn ngập mọi lĩnh vực của y sinh học. Ảnh hưởng của nó tới sự thấu
hiểu chức năng gene và những lợi ích của nó đối với nhân loại sẽ tiếp tục gia tăng trong nhiều năm nữa.
Mario Capecchi sinh năm 1937 ở Ý, công dân Mỹ, PhD in Biophysics 1967, Harvard University,
Cambridge, MA, USA. Howard Hughes Medical Institute Investigator và Distinguished Professor of Human
Genetics và Biology at the University of Utah, Salt Lake City, UT, USA.
Sir Martin J. Evans, sinh năm 1941, Great Britain, công dân Anh, PhD in Anatomy and Embryology 1969,
University College, London, UK. Director of the School of Biosciences và Professor of Mammalian
Genetics, Cardiff University, UK.
Oliver Smithies, sinh 1925 ở Great Britain, công dân Mỹ, PhD in Biochemistry 1951, Oxford University,
UK. Excellence Professor of Pathology và Laboratory Medicine, University of North Carolina at Chapel
Hill, NC, USA.
Thảo luận tại đây:

Aristoteles - Nhà sinh học kiệt xuất (384-322 trước Công lịch)
[01/12/2005 - Sinh học Việt Nam]

Triết học với Chính trị và soạn thảo mười hai chương đầu tiên của tập 7 trong bộ sách “Chính trị” (Politica).
Trong thời gian ở Assus, ông viết tác phẩm “Về triết học” với văn phong nhẹ nhàng, dễ hiểu và được giới
khoa học thời đó rất ưa đọc. ít lâu sau, ở tuổi 37, Aristoteles lập gia đình với cô Pythias, cháu gái 18 tuổi của
Hermias. Nhưng cuộc sống gia đình hạnh phúc quá ngắn ngủi: bà vợ trẻ sớm qua đời để lại cho ông một đứa
con gái nhỏ mang tên mẹ Pythias. Sau đó, cùng với Theophrastus of Eresus, người cộng sự năm xưa của ông
tại Academia, ông giảng dạy và nghiên cứu sinh học biển tại Mytilene, một thành phố cảng trên đảo Lebos
suốt hai năm (345-343)
Năm 342 trước Công lịch, con trai của vua Amyntas III là vua Philip II lại mời ông trở về Macédonia để làm
gia sư cho cậu con trai mười ba tuổi là Alexander. Chẳng ai biết thật rõ những gì ông thầy Aristoteles 42
tuổi đã dạy cho cậu học trò nhỏ, chỉ biết rằng cậu học trò non nớt kia đã tíêp thụ đầy đủ những lời giáo huấn
của thầy để sau này trở thành một danh nhân vĩ đại của lịch sử: đó là Alexander Đại Đế. Năm 339,
Aristoteles trở về thành phố quê hương Stagira, nhưng ông cũng không ở lại quê hương được lâu.
Sau khi lên ngôi trị vì đất nước vào năm 336 trước Công lịch, đức vua Alexander 20 tuổi đã cho xây dựng
lại Stagira, thành phố quê hương của Aristoteles đồng thời cho tạc tượng thầy để ghi nhận công ơn dạy dỗ
của thầy. Mặc dù đã nhiều năm làm việc ở Hoàng cung Macedonia, nhưng Aristoteles vẫn không quen với
cuộc sống vương giả nơi cung đình, đặc biệt oong không tán thành những cuộc chinh chiến xâm lược của vị
vua trẻ tuổi và mong muốn theo đuổi công việc khoa học riêng tư. Do vậy, đức vua Alexander Đại Đế đã
cung cấp tiền bạc, đất đai để mong muốn thầy Aristoteles mở ngay một khu trường mới tiếp tục sự nghiệp
trồng người.
Khoảng năm 335, khu trường có tên gọi là “Lyceum” vừa mới được xây dựng tại vùng Đông Bắc thành phố
Athene đã nổi danh khắp vùng. Thầy Aristoteles, lúc này đã 50 tuổi, thực hiện ngay công việc đầu tiên:
thành lập một thư viện đầy đủ sách và một nhà bảo tàng khoa học tự nhiên để lưu trữ các bản đồ, những vật
liệu cần thiết cho việc dạy học. Phong cách dạy học của thầy cũng thật lạ lùng: Buổi sáng, thầy dẫn học trò
vào khu vườn cây nhỏ, vừa đi thầy vừa đặt câu hỏi để học trò thảo luận. Học trò buộc phải ngắm nhìn quan
sát mọi hiện tượng, mọi chi tiết trong thiên nhiên, rồi tất cả cùng bàn cãi, cuối cùng thầy sẽ giảng giải và kết
luận. Chính hình ảnh lạ kỳ, thầy giáo vừa đi vừa dạy học trò, đã làm người dân ngạc nhiên và đặt tên trường
là Peripatos (có nghĩa là “rong chơi”) Lyceum. Buổi chiều, thầy trò lại họp nhau trong phòng để phẫu tích
các động vật và côn trùng. Thầy luôn nhắc nhở học trò: “Phải quan sát, rồi lại quan sát kỹ hơn nữa, đấy là
bước đi đầu tiên của mọi khoa học ”. Khu trường là nơi tập hợp các trợ lý và học viên dưới sự hướng dẫn
của thầy Aristoteles để hoạt động nghiên cứu Khoa học và Triết học trong tinh thần vừa độc lập suy nghĩ

những năm 43-20 trước Công lịch.
Phần lớn trong số 400 công trình nghiên cứu của Aristoteles đều bị thất lạc hoặc huỷ hoại. Mãi tới thế kỷ 13,
khoảng 50 tài liệu còn lưu trữ mới được chuyển từ Constantinople và Tây Ban Nha đến Tây Âu và được
dịch sang tiếng Latinh. Nhìn tổng quát, có thể chia các tác phẩm của Aristoteles ra thành 4 nhóm lớn:
1. Các bàn luận về Triết học, nay được gộp chung dưới tiêu về “Organon”, với nội dung chủ yếu về lý luận
và định nghĩa.
2. Các bài viết về Lịch sử tự nhiên và Khoa học, trong đó quan trọng nhất là các tập “Lịch sử động vật”,
“Bàn về các bộ phận của động vật” “Về sự tiến triển của động vật” (đề cập đến bản chất và nguyên nhân các
sinh thái), “Hoạt động của giới động vật”, “Quá trình tái tạo của động vật” (bàn về các chức năng chung của
cơ thể và linh hồn). Cuốn “Nghiên cứu các động vật” là một tập hợp những dữ kiện về đời sống các loài vật.
Ông đã mô tả khoảng 500 loại động vật (phần lớn thu thập từ đảo Lebos). Chính Aristoteles đã đặt ra nhiều
thuật ngữ Giải phẫu học như: “aorta” (động mạch, để chỉ một động mạch xuất phát từ tim), “rectum” (trực
tràng, để chỉ đoạn ruột đi thẳng xuống hậu môn). Aristoteles cũng phân biệt các loại mô khác nhau (như mỡ,
xương, limphô ) và nhiều cấu trúc Giải phẫu học (như thực quản, khí quản, các xoang mũi, mê cung tai, đại
tràng, manh tràng ) Bản thân Aristoteles không viết tài liệu về Thực vật, lĩnh vực này ông dành cho người
học trò danh tiếng của ông là Theophratus.
3. Các bàn luận được gộp chung trong tác phẩm “Siêu hình học”, tiêu đề này được ông đặt tên là “Triết học
đầu tiên”. Đây là phần tập hợp các bài giảng của ông viết trong giai đoạn giảng dạy cuối cùng ở Lyceum tại
Athene, với những nội dung đề cập đến trái đất trong mối liên quan với các thiên thể, khí hậu, các điều kiện
sinh tồn.
4. Các tác phẩm về Chính trị và Đạo đức học, trong đó bao gồm cả Thi ca và Tu từ học.
Cùng chung số phận như nhiều tác phẩm của các nhà khoa học viết ở thời kỳ trước Công lịch, nhiều công
trình của Aristoteles đã bị thất lạc, một số có thể do những cộng sự hoặc học trò ghi lại theo lời giảng dạy
của ông. Dẫu sao, qua việc nghiên cứu những tác phẩm còn được lưu trữ, các nhà khoa học đều khẳng định
Aristoteles có những đóng góp to lớn trong công việc định nghĩa rồi phân loại đủ mọi hiểu biết của con
người trên mọi lĩnh vực. Đặc biệt trong phạm vi Sinh học, có thể coi Aristoteles là người mở đường cho
ngành khoa học này.
Có lẽ người cha vốn la một thầy thuốc giỏi đã ảnh hưởng tác động mạnh đến tâm trí của Aristoteles từ tuổi
ấu thơ nên ông đã sớm có xu hướng tìm hiểu thế giới sinh vật. Đặc điểm nổi trội nhất trong toàn bộ công
trình nghiên cứu Sinh học của ông là khối lượng to lớn những nhận xét phong phú khi mô tả giới động vật.

nghiên cứu và trình bày trong tác phẩm “Về động vật”. Với quan điểm tâm lý là một dạng biểu hiện của sinh
thái nên Aristoteles khẳng định Tâm lý học và Sinh học là hai lĩnh vực không thể tách rời. Chính vì vậy, ông
ghi nhận rằng mặc dù con người cũng là một vật thể nhưng là một vật thể hoàn toàn khác biệt trong thiên
nhiên. Cũng như mọi hình thái tự nhiên khác, con người bao gồm chất liệu nền, cơ thể người, và một dạng
tạo sinh lực cho chất liệu ấy: đó là linh hồn người. Nhưng khác với quan điểm của thầy Plato mà xưa kia
ông từng thụ giáo, Aristoteles không chấp nhận rằng linh hồn là một thực thể tâm linh độc lập. Cả hai thành
phần cấu tạo trên đều không được đơn thuần xếp đặt kề bên nhau mà là hai thực thể cơ bản tương hỗ, cái
này tồn tại nhờ vào ưu thế của cái kia, trong một cá thể kết hợp hoàn chỉnh. Như thế, cơ thể người và linh
hồn là hai động lực tự thân tạo nên một vật thể tự nhiên: cá thể người. Aristoteles xác nhận rằng cá thể đó
được cấu tạo từ ba phần thống nhất. Trước tiên, đó là phần thực vật có vai trò giúp cá thể tự nuôi dưỡng để
phát triển và để tái tạo giống loài. Rồi đến phần động vật giúp cá thể cảm thụ, ham muốn những thực thể đã
gây cảm xúc di chuyển từ nơi này đến nơi kia như mọi động vật khác. Và cuối cùng là phần đặt con người
vào vị trí cao nhất trong bậc thang các hình thái sống trong thiên nhiên: phần lý trí. Chính nhờ phần này mà
con người đã có khả năng thực hiện được những chức năng tinh tế thật kỳ lạ để trở thành một sinh thái hoàn
toàn khác biệt với mọi hình thái sống. Mỗi một phần thuộc ba phần trên nhất thiết phải phát triển đầy đủ các
khả năng cần có để tự thân hoạt động. Do vậy, phần thực vật chịu trách nhiệm về các tạng và các chức năng
nuôi dưỡng, tăng trưởng và tái tạo; phần động vật chịu trách nhiệm về các tạng và các chức năng cảm nhận
di chuyển; còn phần lý trí chịu trách nhiệm về các khả năng phi vật chất như hoạt động tinh thần, chọn lựa
có suy nghĩ và nghị lực thực hành. Thông qua hoạt động chức năng của linh hồn, các khía cạnh đạo đức và
trí tuệ của con người đã được phát triển, và theo cách hiểu đó, linh hồn tạo cầu nối giữa cơ thể và những đạo
đức biểu hiện qua các hành vi và ứng xử.
Khi bàn về linh hồn cũng như về bốn hoạt động chức năng cơ thể - tăng trưởng, cảm thụ, di chuyển và suy
nghĩ - Aristoteles luôn khẳng định sự khác biệt giữa người và các loài động vật cấp thấp. Các loài này có
phản ứng với những cảm thụ, rồi những cảm thụ ảnh hưởng đến hoạt động trí não và có thể lưu trữ trong ký
ức. Còn con người thì sao? ở đây thể hiện sự khác biệt rõ rệt nhất: Con người có khả năng xét đoán dựa trên
kinh nghiệm và hoạt động xét đoán này biểu hiện quá trình tác động mạnh của những cảm thụ trên lý trí để
định hướng cho sự sống. Khi kết hợp linh hồn con người với vật thể con người, Aristoteles đã đóng góp ba
điểm nổi trội về Tâm lý học cho Lịch sử Khoa học:
1. Loại bỏ rất nhiều điều thần bí liên quan đến linh hồn và các hoạt động tâm linh vốn đầy rẫy trong khoa
học Hy Lạp.

trách nhiệm của nhà Sinh học trong suốt quá trình nghiên cứu sự sống hữu cơ. Trong cách phân loại dựa trên
phương thức tái tạo như vậy, mặc dù nhận biết thấy có những điểm lấn chéo nhau giữa các giống loài nhưng
Aristoteles vẫn chưa tìm được cách sắp xếp hợp lý hơn. Tuy nhiên, khi nghiên cứu toàn bộ các tác phẩm của
Aristoteles bàn về Sinh học, các nhà khoa học hiện nay vẫn xác nhận rằng cách phân loại các hình thái sống
như vậy đã đặt nền tảng cho những “bậc thang thiên nhiên” (scala naturae) giống như một kiểu mẫu quy ước
cho các nhà động vật học suốt nhiều thế kỷ về sau.
Là một nhà bác học toàn năng, Aristoteles đã được tạc tượng ngay lúc sinh thời, có khoảng 14 bức tựơng
bán thân còn được lưu giữ, trong đó tượng đẹp nhất đã sao chép từ nguyên bản được hoàn tất theo yêu cầu
của Alexander Đại Đế và nay được đặt tại Bảo tàng Lịch sử Nghệ thuật ở Vienna, thủ đô nước Áo.

1. Darwin (Charles) (1809-1882): nhà Sinh học người Anh.
2. Linnaeus (Carl Linné) (1707-1778): nhà Thực vật học người Thụy Điển.
3. Cuvier (Georges) (1769-1832): nhà Cổ sinh vật học người Pháp.
Spallanzani (1729-1799): Người phát hiện bí mật của sự thụ tinh
[08/11/2005 - Sinh học Việt Nam]
Vào những năm cuối thế kỷ 18, khách đến thăm trường Đại học Pavia ở miền Tây Bắc Italia
đều có dịp thấy một giáo sư ngồi hàng giờ ngắm nhìn những con ếch to nhỏ đủ loại đang bơi
lội tung tăng trong chiếc bể kính của khu nghiên cứu khoa học tự nhiên. Điều làm khách tò
mò chú ý hơn là một số ếch có mặc quần đùi ngắn bằng vải mỏng với dây đeo ở cổ. Thật kỳ
lạ. Còn giáo sư ngồi ngắm nhìn đàn ếch đặc biệt chính là Lazaro Spallanzani.
Ông sinh ra tại Modena, ở miền Bắc Italia. Năm 16 tuổi, Spallanzani đến Bolonia để học luật, nhưng chỉ ít
lâu sau, do ảnh hưởng của bà cô là Laura Bessi nên cậu say mê môn sinh học. Laura là con một luật sư nên
từ nhỏ bà có nhiều điều kiện học tập tốt. Năm 1732, Laura đã bảo vệ luận án triết học trước một hội đồng
gồm 7 giáo sư và 2 Hồng y giáo chủ, trả lời thông thạo bằng tiếng La tinh mọi câu hỏi. Ngay sau đó, bà
được cử làm giáo sư tại Đại học Bolonia phụ trách môn triết học, vật lý, toán, đồng thời giảng dạy cả khoa
học tự nhiên cho một số học tò giỏi trong đó có người cháu là Spallanzani.
Chàng thanh niên Spallanzani không chỉ say mê sinh học mà còn chú ý đến vật lý, toán, siêu hình học rồi cả
văn học Hy Lạp, La tinh. Ngay sau khi tốt nghiệp Đại học Bolonia, Spallanzani chú tâm nghiên cứu sinh lý
học. Để tìm hiểu tác động của dịch vị trên các loại thức ăn, ông tiến hành nhiều thử nghiệm ngay trên bản
thân: Spallanzani tự ý nuốt những túi nhỏ bằng vải mềm chứa nhiều loại thức ăn khác nhau, có buộc kèm

Ông kết luận rằng sự tiếp xúc giữa trứng và tinh dịch là cần thiết không chỉ đối với ếch mà còn đối với mọi
loài động vật. Ông thử nghiệm bằng cách lấy tinh dịch chó đực đặt vào đường sinh dục một chó cái. Hai
tháng sau, chó cái đẻ được một đàn con khỏe mạnh. Phải chăng đó là công việc truyền tinh (fécondation)
nhân tạo đầu tiên trong lịch sử y học? Spallanzani còn nghĩ rằng tinh dịch đặt trong bình nước đá vẫn giữ
được khả năng thụ tinh trong vòng 24 giờ sau. Rồi ông tìm cách pha loãng tinh dịch mà vẫn giữ nguyên
những tính chất đặc thù: ông xác nhận rằng 15cc tinh dịch ếch đực pha loãng trong 20 lít nước vẫn còn khả
năng thụ tinh cho hàng loạt trứng ếch để nở thành nòng nọc.
Những phát hiện của Spallanzani có ý nghĩa thật quan trọng cho việc tìm hiểu quá trình hình thành tái tạo ra
các loài động vật, nhưng ở vào cuối thế kỷ 18, thật đáng tiếc là những phát hiện đó không chỉ bị lãng quên
mà còn bị phủ nhận. Chính Albrecht von Haller cũng cho rằng hiện tượng thụ tinh xảy ra là do tác động trực
tiếp của tinh dịch với trứng. Nhiều nhà khoa học thời đó còn tin rằng hiện tượng thụ tinh là do những hào
quang tỏa ra từ tinh dịch. Cũng chính Haller trong niềm tin quá mức vào luận thuyết “tiền hình” đã dùng cả
toán học để xác nhận rằng vào ngày cuối cùng của sự sáng tạo, Thượng đế đã hình thành nên 200 nghìn triệu
con người nhỏ bé ở trong trứng của Eva, người phụ nữ đầu tiên trên trái đất, để rồi từ đó nảy sinh ra loài
người.
Một lần nữa Spallanzani lại nghiên cứu để phá vỡ những quan niệm sai lầm: ông dùng hai chiếc mặt kính
lõm, trứng ếch được dính chặt vào đáy một mặt kính, ở chiếc kính thứ hai, ông đặt tinh dịch ếch đực, rồi ông
úp chiếc mặt kính thứ nhất lên trên chiếc kính thứ hai như một nắp kín. Nếu quả thật có những mùi hơi bay
ra từ tinh dịch thì trứng phải nở bình thường. Sau một thời gian dài quan sát, Spallanzani vẫn không thấy
trứng nở.
Nhưng khi ông đảo ngược hai kính để cho tinh dịch tiếp xúc với trứng ếch thì chỉ ít lâu sau trứng lại nở
thành nòng nọc. Điều đó càng khẳng định những nhận xét trước đây của ông về sự cần thiết có tiếp xúc trực
tiếp giữa tinh dịch của giống đực với trứng của giống cái. Tuy nhiên, những nhận xét thật khoa học của
Spallanzani và trước đó hơn một thế kỷ, de Gfaaf phát hiện ra nang trứng (vào năm 1672) và Leeuwenhoek
nhìn thấy tinh trùng (1678) tất cả những dữ kiện đó vẫn chưa đủ để trả lời câu hỏi từ muôn thuở: con người
được hình thành như thế nào?
Trong suốt cuộc đời, Spallanzani luôn say mê làm việc, vài ngày trước khi mất, ông vẫn tiếp tục những công
trình nghiên cứu về hô hấp ở cá. Ông không phải là nhà lý luận mà chỉ kiếm tìm những sự kiện. Đánh giá
công lao của ông, một nhà khoa học nhận xét: “Spallanzani đã phát hiện nhiều sự thật trong vài năm hơn cả
một Việt Hàn lâm thu được trong một thế kỷ”.

bước và cần sự tham gia của nhiều loại enzim. Một thách thức khác là sự tích lũy ở nồng độ cao đối với
những phân tử trung cấp có thể độc hại đối với thực vật.
Liu cho biết: “Những cây họ đậu đã tìm ra biện pháp tự bảo vệ bằng cách chuyển tích lũy từ những phân tử
trung cấp sang không bào hoặc thành tế bào”. Enzim thực hiện quá trình chuyển hóa này chính là enzim mà
Liu mong muốn tìm thấy.
Liu và các đồng tác giả suy luận rằng loại enzim này có thể thuộc về một họ enzim lớn thực hiện rất nhiều
chức năng sinh học gây ảnh hưởng đến sự gia tăng, phát triển, đề kháng, sinh tổng hợp, cũng như làm thay
đổi cấu trúc thành tế bào. Vì vậy họ bắt đầu tìm kiếm những gen chỉ dẫn tế bào tạo ra nhóm protein nói trên.
May mắn là gen sản xuất nhóm protein đó có những trình tự thông tin di truyền giống nhau. Sử dụng trình tự
“dấu hiệu” như một bản đồ, các nhà khoa học đã tìm kiếm những gen có dấu hiệu tương tự trong dữ liệu
gen của một loại cây họ đậu. Lần tìm kiếm đầu tiên cho ra 76 loại gen có vẻ như thuộc về nhóm gen này,
bao gồm những gen ra chỉ thị cho tế bào sản xuất enzim isoflavonoid.
Dựa trên phân tích tin sinh học và thí nghiệm gen, các nhà khoa học tập trung vào 9 gen. Sau đó họ cấy 9
gen này vào vi khuẩn E. coli để tạo ra protein, rồi kiểm tra khả năng thực hiện chức năng enzim của những
protein đó. Các nhà khoa học đã phát hiện thấy 3 loại enzim có những phản ứng mà họ đang tìm kiếm –
chuyển phân tử trung gian trong isoflavonoid sinh tổng hợp thành một dạng có thể lưu giữ bằng cách thêm
vào những chuỗi cácbon ngắn, quá trình này được gọi là acyl hóa.
Bước tiếp theo là kiểm tra 3 loại enzim acyl hóa này trong thực vật. Các khoa học gia thêm gen của từng
loại enzim vào thực vật thông thường ở môi trường phòng thí nghiệm, không phải cây họ đậu, đã có chứa
một số gen hình thành isoflavone không hoàn chỉnh, cuối cùng kiểm tra sản phẩm isoflavonoid acyl hóa.
Liu giải thích: “Áp dụng phương pháp này, chúng tôi đã có thể khẳng định rằng ít nhất một loại enzim có
phản ứng acyl đối với isoflavonoid thực vật”
Bên cạnh việc tìm ra enzim, thí nghiệm chứng minh các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc cấy sinh
tổng hợp isoflavonoid vào những loài thực vật không phải họ đậu, khiến triển vọng cấy sinh tổng hợp vào
cây trồng năng lượng sinh học tiến gần hơn với thực tiễn.
Liu cho biết: “Những enzim chúng tôi tìm thấy rõ ràng đã thực hiện biến đổi rất nhiều hóa chất có cấu trúc
tương tự. Chúng có thể được sử dụng trong ứng dụng trao đổi chất của nguyên liệu hóa học giá trị gia tăng
bằng cách thúc đẩy tích lũy hóa chất trong cây trồng năng lượng sinh học”.
Nghiên cứu được Phòng khoa học thuộc Cơ quan nghiên cứu sinh học và môi trường - Bộ năng lượng Hoa
Kỳ phối hợp với Chương trình nghiên cứu và phát triển - Phòng thí nghiệm Brookhaven đồng tài trợ. Ngoài

này giờ đây chỉ còn lại những gene tối thiểu cần thiết cho quá trình sinh trưởng của vi khuẩn bên trong một
hệ sinh thái kép kín với vật chủ. Thực tế, khoảng 88% enzyme của loài cộng sinh này có thể dự đoán được
chức năng thông qua thuật toán network với các phản ứng sinh hóa mô phỏng điều kiện sinh lý nội cộng
sinh.
3) Không chỉ là genome vi khuẩn nhỏ nhất, hai genome này cũng là những genome ổn định nhất, vì không
đòi hỏi các DNA ngoại sinh, không chứa các trình tự lặp quá 25 bp, và không xảy ra sự tái tổ hợp nhiễm sắc
thể trong khoảng từ 50 đến 100 triệu năm gần đây
[5]
. Điều này cho thấy đây là một hệ thống sinh học cực kỳ
bền vững từ sau khi gọt bớt dần dần genome của loài cộng sinh
[5]
. Tốc độ biến mất một gene trong genome
được ước tính mất khoảng 5 đến 10 triệu năm
[5]
. Điều này phù hợp với ước đoàn của Muller về các đột biến
mất gene được tích lũy trong các quần thể nhỏ vô tính mà không có sự tiếp nhận thêm gene mới. Kết cục
những loài sinh vật như vậy có thể suy giảm sức sống theo thời gian cho đến khi tuyệt chủng hoàn toàn.
Người ta hiện này còn tranh cãi rằng quá trình thoái hóa gene có thể dừng lại hay genome loài nội cộng sinh
sẽ tiếp tục gọt rũa gần dần gây nên sự tử vong hàng loạt của loài vi khuẩn này cũng như sự suy thóai của
những vật chủ của chúng.
4) Hai geome mới được giải mã này đã vượt qua giới hạn của 2 genome giải mã trước đó cũng của B.
aphidicola có kích thước từ 615 đến 641 kb. Genome mới của B. aphidicola từ loài rệp cây Cinara cedri
(gọi là chủng B. aphidicola BCc) có một nhiễm sắc thể dài ~416 kb với 362 gene mã hóa protein và một
plasmit vòng dài 6 kb
[1]
. Trong khi đó, nhiễm sắc thể của loài C. ruddii chỉ dài ~160 kb mã hóa không quá
182 protein
[2]
. Cả hai vi khuẩn trên đều không mang các gene mã hóa hầu hết protein chức năng vận chuyển
và xuyên màng, phát hiện này khẳng định hệ thông vận chuyển tự do theo con đường khuyếch tán thụ động

2.000 mét và là những động vật săn mồi hung dữ.
Các nhà khoa học đang tiếp tục nghiên cứu thêm thông tin về loài mực khổng lồ như cách thức sinh hoạt và
săn mồi của chúng. Bảo tàng Te Papa Tongarewa đang có kế hoạch trưng bày con mực trước công chúng
sau khi hoàn tất quá trình nghiên cứu.
Những hình ảnh về con mực khổng lồ và đôi mắt lớn nhất trong thế giới động vật:
Đường kính mắt của con mực lớn hơn quả bóng đá.
Thuỷ tinh thể của mắt con
mực.
Mắt của con mực sau khi được rã đông.
Các nhà khoa học New Zealand nghiên cứu mắt của con mực tại bảo tàng Te Papa Museum ở Wellington.
Mark Fenwick, chuyên viên kỹ thuật của bảo tàng Te Papa Museum, chiếu đèn vào mắt của con mực.
Con mực khổng lồ cắn câu ở vùng biển ngoài khơi Nam Cực hồi năm ngoái
Tinh sạch protein
[10/10/2008 - Sinh học Việt Nam]
Sự tinh sạch của protein rất quan trọng vì từ protein tinh sạch chúng ta có thể xác định được trình tự acid
amin, mối liên hệ về tiến hóa giữa các protein trong những cá thể khác nhau và khảo sát các chức năng sinh
hóa của các protein đó. Hơn thế nữa, việc tinh thể hóa protein chỉ có thể thực hiện với những protein tinh
sạch và từ những tinh thể đó chúng ta sẽ biết được cấu trúc bậc 4 cũng như các đơn vị chức năng của protein
thông qua dữ liệu chiếu xạ tia X.
I. Giới thiệu chung
Vì vậy, quá trình tinh sạch protein không ngừng được cải tiến để đạt được độ tinh sạch cao nhất nhưng nhìn
chung một quá trình tinh sạch protein cũng cần đi qua các bước căn bản sau:
1. Nhận biết protein mục tiêu
2. Ly trích protein từ tế bào
3. Thu nhận protein mục tiêu dựa trên độ hoà tan, kích thước, điện tích, và liên kết ái lực
4. Phân tách protein bằng điện di trên gel
5. Xác định trọng lượng và khối lượng của protein
II. Nhận biết protein mục tiêu
Kết quả của sự tinh sạch là một mẫu protein chỉ chứa đúng một loại phân tử, ở đây là một loại protein mà
nhà sinh hóa quan tâm. Mẫu protein này chỉ là một phân đoạn chiếm 1% vật liệu ban đầu, vốn có thể là dịch

tinh sạch, khoảng vài miligram, có thể giúp ta biết được cấu trúc không gian ba chiều và cơ chế phản ứng
của nó. Vì vậy, sản lượng toàn phần là một điểm quan trọng của quá trình tinh sạch. Các kỹ thuật tinh sạch
thường dùng: tủa bằng muối, màng bán dẫn, sắc ký.
IV.1 Tủa bằng muối
Ở nồng độ muối cao, phần lớn protein sẽ giảm tính hòa tan, hiện tượng này gọi là tủa bằng muối (salting
out). Mỗi loại protein sẽ kết tủa ở một nồng độ muối nhất định. Vì vậy, hiện tượng tủa bởi muối có thể được
dùng để phân đoạn protein. Ví dụ như fibrinogen tủa ở nồng độ muối ammonium sulfate 0.8 M trong khi
phải đến nồng độ 2.4 M, albumin mới kết tủa. Hiện tượng này được sử dụng để tăng nồng độ của một dung
dịch protein loãng chứa các phân đoạn có hoạt tính của các bước tinh sạch trước. Nếu cần thiết, lượng muối
có thể được loại bỏ bằng sự thẩm tách
IV.2 Sự thẩm tách
Protein có thể được phân tách bằng sự thẩm tách thông qua màng bán dẫn, chẳng hạn màng cellulose với
nhiều lỗ. Những phân tử có cấu trức không gian nhất định lớn hơn dường kính của lỗ sẽ bị giữ lại bên trong
túi thẩm tách, trong khi đó, những phân tử nhỏ hơn và các ion sẽ đi qua các lỗ đó ra ngoài túi. Kỹ thuật này
dùng để loại bỏ muối hay tách những phân tử nhỏ, nhưng với kỹ thuật này không phân biệt được các loại
protein với nhau.
IV.3 Sắc ký
Sắc ký là một phương pháp phân tách quan trọng nhất trong sinh học phân tử vì nó thích hợp với nhiều loại
hợp chất và sản phẩm tinh sạch có thể được sử dụng ngay cho việc định lượng và định danh.
Một hệ sắc ký gồm pha tĩnh, pha động và mẫu cần phân tách. Trong đó, tùy vào loại mẫu cần phân tách ta có
thể lựa chọn loại sắc ký cũng như nguyên liệu cho pha cố định và pha di động.
Trong tinh sạch protein, có bốn phương pháp được ứng dụng nhiều nhất là sắc ký lọc gel dựa vào kích thước
của phân tử (size exclusion chromagraphy), sắc ký trao đổi ion dựa vào điện tích của phân tử (ion exchange
chromagraphy), sắc ký ái lực dựa vào ái lực của phân tử với một loại phân tử khác (affinity chromagraphy)
và sắc ký lỏng cao áp dựa vào kích thước của phân tử nhưng có độ phân giải cao nhờ vào áp suất (high
pressure liquid chromagraphy).
IV.3.1 Sắc ký lọc gel
Phương pháp này tốt hơn các phương pháp trên vì nó dựa vào kích thước phân tử. Mẫu sẽ được nạp vào đầu
một cột chứa nhiều hạt có lỗ làm từ polymer không tan nhưng có tính hydrate hóa cao như dextran, agarose
(những dạng cabohydrate) hay polyacrylamide. Sephadex, Sepharose, và Bio-gel là những loại gel phổ biến

không. Concanavalin A có thể được tách giải khỏi cột khi ta cho thêm dung dịch glucose đậm đặc vào. Phân
tử đường trong dung dịch sẽ gắn với Concanavalin A thay thế những phân tử glucose nối với cột.
Hình 3: minh họa cho cơ chế tinh sạch Concanavalin A bằng sắc ký ái lực
Sắc ký ái lực còn là một công cụ hữu hiệu trong việc tách các yếu tố phiên mã, những protein điều hòa sự
biểu hiện gen thông qua việc gắn đặc hiệu với trình tự DNA. Hỗn hợp protein thấm qua cột có chứa những
trình tự DNA đặc hiệu được gắn vào thể mang; những protein có ái lực cao với trình tự DNA sẽ bắt vào các
trình tự và được giữ lại. Trong thí dụ này, yếu tố phiên mã sẽ được phóng thích khi rửa cột với dung dịch có
hàm lượng muối cao. Ngoài ra, hiện nay người ta dựa vào tính đặc hiệu giữa kháng nguyên và kháng thể để
tinh sạch kháng nguyên hay kháng thể. Nhìn chung, sắc ký ái lực có thể được dùng để tách một protein vốn
có khả năng nhận biết một nhóm X bằng nối cộng hóa với nhóm này hay những chất dẫn xuất của nó được
gắn trên một cái cột, sau đó nạp hỗn hợp protein vào cột, cột này sẽ được rửa lại để loại bỏ những protein
không tạo được nối, cuối cùng là tách giải protein mục tiêu bằng dung dịch X với nồng độ cao hay thay đổi
điều kiện để làm giảm lực liên kết. Sắc ký ái lực là phương pháp tinh sạch hiệu quả nhất khi tương tác giữa
protein và phân tử được dùng như mồi bắt protein có độ chuyên biệt cao.
IV.3.4 Sắc ký lỏng cao áp
Kỹ thuật sắc ký lỏng cao áp là một dạng mở rộng của kỹ thuật sắc ký cột có khả năng phân tách protein
được cải thiện đáng kể. Bản thân vật liệu tạo cột vốn đã có sự phân chia rõ ràng và như thế sẽ có nhiều vị trí
tương tác dẫn đến khả năng phân tách được tăng lên đáng kể. Bởi vì cột được làm từ vật liệu mịn hơn nên
phải có một áp lực tác động lên cột để có được một tốc độ chảy thích hợp. Kết quả thực có sự phân giải cao
và phân tách nhanh.
V. Phân tách protein bằng điện di trên gel
Để đánh giá quá trình tinh sạch protein có hiệu quả hay không, ngoài cách xác định hoạt tính đặc trưng của
protein có tăng lên sau mỗi bước tinh sạch, còn một cách là làm hiện hình các protein hiện diện trong mẫu
sau mỗi bước; điều này được thực hiện nhờ kỹ thuật điện di.
V.1 Điện di một chiều
Một phân tử có mang điện tích sẽ di chuyển trong điện trường. Hiện tượng này, được đặt tên là điện di, giúp
hướng tới một kỹ thuật rất mạnh để phân tách protein và các đại phân tử khác như DNA và RNA. Vận tốc di
chuyển (v) của một protein (hay bất kỳ phân tử nào) trong điện trường phụ thuộc vào lực điện trường (E),
điện tích thực của protein (z) và hệ số ma sát (f)
Lực điện Ez kéo phân tử mang điện tích tới điện cực trái dấu bị cản trở bởi lực kéo của độ nhớt fv tăng lên

kết quả là dãy gồm rất nhiều protein. Nhưng qua mỗi bước tinh sạch, số lượng protein sẽ giảm và sẽ có một
băng ngày càng đậm. Vạch đó tương ứng với protein mục tiêu.
V.2 Điện di dựa vào điểm đẳng điện
Các protein còn có thể được phân tách bằng điện dựa vào tỉ lệ giữa số acid amin có tính acid và số acid amin
có tính base của chúng. Điểm đẳng điện của một protein (pI) là điểm pH mà ở đó điện tích thực của nó bằng
0. Tại điểm pH này, tính di động của protein trong điện trường cũng bằng 0 bởi vì z trong công thức (1)
bằng 0. Mỗi một protein có một pI riêng; ví dụ như pI của cytochrome C, một protein vận chuyển ion có
tính base cao, là 10.6, trong khi pI của albumin huyết thanh, một protein có tính acid trong máu, là 4.8. Giả
định cho một hỗn hợp protein chạy trong điện trường trong một miếng gel với một khuynh độ pH, không có
sự hiện diện của SDS. Mỗi protein sẽ di chuyển cho đến khi nó đến vị trí mà tại đó pH bằng pI của nó. Dựa
vào hiện tượng này, ta có phương pháp phân tách protein dựa vào điểm đẳng điện của protein. để tạo

Trích đoạn Rainbow Iris

---