Phụ Lục A

Sự hợp tác cần cho sự sống

Sự sống không thể nào tồn tại trên đất nếu không có sự hợp lực giữa các phân tử protein và axit nucleic (DNA hay RNA) bên trong tế bào sống. Chúng ta hãy duyệt lại vắn tắt một số chi tiết về sự hợp lực lạ lùng này giữa các phân tử, vì những chi tiết ấy là nguyên nhân khiến nhiều người thấy khó tin được rằng các tế bào sống xuất hiện ngẫu nhiên.

Nhìn vào trong cơ thể con người, thậm chí ngay bên trong các tế bào cực nhỏ, chúng ta sẽ thấy rằng các phân tử protein là thành phần chính yếu cấu thành chúng ta. Hầu hết những phân tử protein này được cấu thành từ các mảnh đai axit amin, giống như những dải lụa uốn khúc và xoắn lại thành nhiều hình dạng khác nhau. Một vài axit amin cuộn lại thành hình cầu, còn những cái khác thì có hình dạng như những nếp gấp của chiếc đàn phong cầm.

Vài protein hợp lực với những phân tử giống như mỡ để hình thành những màng tế bào. Những protein khác thì giúp tải khí oxy từ phổi đến các phần khác của thân thể. Vài protein có tác dụng như enzym (chất xúc tác), tiêu hóa thức ăn bằng cách tách những protein trong thức ăn thành các axit amin. Đó chỉ là một số trong hàng ngàn nhiệm vụ mà những protein thực hiện. Bạn nghĩ đúng khi nói rằng các protein là những tay thợ khéo duy trì sự sống; không có chúng thì sự sống sẽ không tồn tại. Còn về phần các protein thì chúng sẽ không tồn tại nếu không nhờ có DNA. Nhưng DNA là gì? Nó như thế nào? Nó có liên hệ gì với các protein? Những khoa học gia tài giỏi đã chiếm giải Nobel nhờ khám phá ra các lời giải đáp. Tuy nhiên, chúng ta không cần phải là những nhà sinh học cao đẳng để lĩnh hội được những điều cơ bản.

Phân tử chủ chốt

Các tế bào được cấu thành phần lớn từ protein; vì thế mà luôn cần đến các protein mới, để duy trì tế bào, để tạo nên các tế bào mới và làm cho phản ứng hóa học dễ dàng xảy ra bên trong tế bào. Công thức cần thiết để tạo ra protein nằm trong các phân tử DNA (axit deoxyribonucleic). Để hiểu rõ hơn quá trình tạo ra protein, chúng ta hãy xem xét cặn kẽ DNA.

Các phân tử DNA nằm trong nhân của tế bào. Ngoài nhiệm vụ chứa công thức cần thiết để sản xuất ra protein, DNA còn tàng trữ và truyền thông tin di truyền trong tế bào từ đời này sang đời khác. Các phân tử DNA có hình dạng giống như một cầu thang dây hình xoắn (gọi là chuỗi xoắn kép). Mỗi sợi của chiếc thang DNA gồm có vô số những phần nhỏ hơn gọi là nucleotide. Các nucleotide (hay bazơ) tồn tại dưới bốn dạng: adenin (A), guanin (G), cytosin (C), and thymin (T). Nhờ có “bảng chữ cái” DNA này mà một đôi chữ cái—A với T hoặc G với C—tạo thành một  nấc của chiếc thang hình xoắn kép. Chiếc thang này chứa hàng ngàn gen, những đơn vị cơ bản của sự di truyền.

Một gen chứa đựng dữ kiện cần thiết để tạo nên một protein. Chuỗi các chữ cái trong gen hợp thành mã di truyền, hay bức cẩm nang; mã này cho biết loại protein nào phải được tạo ra. Vì thế mà DNA, cùng với tất cả các tiểu đơn vị của nó, là phân tử chủ yếu của sự sống. Không có mã di truyền, thì nhiều loại protein khác nhau không tồn tại được—như thế thì không có sự sống.

Chất trung gian

Tuy nhiên, vì bức cẩm nang chỉ dẫn cách tạo ra protein, được chứa trong nhân của tế bào mà các protein lại được tạo ra ở một vị trí bên ngoài nhân, cho nên cần có sự giúp đỡ để mang mã di truyền từ trong nhân ra “vị trí xây dựng”. Có được sự giúp đỡ này là nhờ các phân tử RNA (axit ribonucleic). Xét về phương diện hóa học, các phân tử RNA tương tự như các phân tử DNA, và cần có nhiều dạng của RNA để tạo ra một protein. Chúng ta hãy xem xét cặn kẽ hơn những quá trình cực kỳ phức tạp này, là những quá trình tạo ra các protein thiết yếu nhờ có RNA giúp sức.

Sự việc bắt đầu trong nhân tế bào, nơi đây một phần của chiếc thang DNA mở hé ra, để lộ các chữ cái của DNA. Nhờ thế mà các chữ cái của RNA nối được với các chữ cái của DNA thuộc một trong hai sợi DNA. Một enzym truyền qua các chữ cái của RNA và liên kết chúng lại thành một sợi. Như thế, các chữ cái của DNA được phiên mã thành các chữ cái của RNA, một chất tạm gọi là thổ ngữ của DNA. Chuỗi RNA mới sinh ra này rời ra, và chiếc thang DNA đóng trở lại.

Sau khi sửa đổi thêm, thì loại RNA đặc biệt này đã có sẵn mã di truyền. Nó rời khỏi nhân của tế bào và đi đến vị trí sản xuất protein, nơi đây các chữ cái của RNA được giải mã. Mỗi bộ gồm ba chữ cái của RNA hợp thành một “từ”; mỗi “từ” cần có một axit amin riêng. Một dạng khác của RNA đi tìm axit amin đó, bắt lấy nó nhờ một enzym, và mang về “vị trí xây dựng”. Khi thông tin di truyền của RNA được chuyển mã, thì sản phẩm sinh ra là một chuỗi axit amin mỗi lúc một dài. Chuỗi này uốn khúc và gấp lại thành một hình thể độc đáo, tạo ra một loại protein. Và trong cơ thể chúng ta có thể có ngoài 50.000 loại protein.

Ngay cả việc protein gấp lại cũng là một quá trình đáng kể. Vào năm 1996, các khoa học gia khắp thế giới, “được trang bị với các chương trình máy tính tối tân nhất, thi đua giải quyết một trong những vấn đề phức tạp nhất của ngành sinh học: làm thế nào mà một protein đơn độc, được cấu thành từ một chuỗi axit amin, tự gấp lại thành một hình thể phức tạp mà hình thể ấy định đoạt vai trò của protein này trong sự sống.... Nói ngắn gọn, thì kết quả là: máy tính thua và các protein thắng.... Các nhà khoa học đã ước lượng rằng với một protein cỡ trung bình  do 100 axit amin cấu thành, thì giải được vấn đề về sự gấp lại của protein bằng cách tính mọi trường hợp có thể xảy ra sẽ mất 10²⁷ (một tỷ tỷ tỷ) năm” (The New York Times).

Chúng ta chỉ mới xem xét sơ lược quá trình hình thành của một protein, nhưng bạn có thể thấy được là quá trình ấy vô cùng phức tạp. Bạn có biết một chuỗi gồm 20 axit amin thành hình trong bao lâu không? Khoảng một giây! Và quá trình này cứ mãi tiếp diễn trong các tế bào của cơ thể chúng ta, từ đầu đến chân và khắp thân thể.

Điểm chính yếu là gì? Dù rằng các yếu tố khác nhiều không kể xiết cũng có liên hệ, nhưng sự hợp tác cần có để tạo ra và duy trì sự sống là điều làm ta thán phục. Và nhóm từ “hợp tác” khó lòng diễn tả được sự tương tác chính xác cần phải có để sinh ra một phân tử protein, bởi vì một protein cần dữ liệu từ các phân tử DNA, và DNA lại cần đến nhiều dạng khác nhau của phân tử RNA có chức năng đặc biệt. Chúng ta cũng không thể bỏ qua nhiều enzym khác nữa, mỗi cái thực hiện một nhiệm vụ thiết yếu riêng biệt. Vì cơ thể chúng ta tạo ra hàng tỷ tế bào mới mỗi ngày mà không cần chúng ta điều khiển một cách ý thức, nên nó đòi hỏi phải có đủ các bản sao của cả ba thành phần này—DNA, RNA và protein. Như thế bạn có thể hiểu tại sao mà tạp chí New Scientist bình luận rằng: “Thiếu bất cứ một thành phần nào trong bộ ba này, thì sự sống dần dần ngừng lại”. Hoặc nói rộng ra, nếu không có một đội đầy đủ, hợp lực với nhau, thì sự sống đã không thể phát sinh.

Nói rằng mỗi thành phần trong bộ ba phân tử ấy tự nhiên phát sinh cùng một lúc, cùng một nơi và được điều hưởng chính xác đến nỗi chúng có thể tổng hợp lại để thực hiện những điều kỳ diệu, thì điều ấy có hợp lý không?

Tuy nhiên, có một sự giải thích khác về cách sự sống đã xuất hiện trên đất. Nhiều người tin rằng sự sống là sản phẩm được tạo ra một cách cẩn thận do một Đấng Thiết Kế có trí thông minh cực độ.