Trong nhiều thập kỷ, ý tưởng về việc nhân bản vô hạn để đạt được sự bất tử luôn là một trong những hình ảnh hấp dẫn nhất của khoa học viễn tưởng. Từ những đội quân nhân bản hoàn hảo cho đến viễn cảnh mỗi người có thể liên tục “tái sinh” trong một cơ thể trẻ trung hơn, khái niệm này đã khơi gợi trí tưởng tượng của không ít người.
Tuy nhiên, một nghiên cứu khoa học kéo dài suốt 20 năm vừa được công bố đã mang đến một câu trả lời rõ ràng và đầy lạnh lùng: đối với động vật có vú, nhân bản không thể kéo dài vô hạn.
Công trình nghiên cứu do các nhà khoa học tại Đại học Yamanashi, Nhật Bản thực hiện và được công bố trên tạp chí Nature Communications vào ngày 24/3, đã theo dõi một dòng chuột nhân bản qua nhiều thế hệ liên tiếp.
Thí nghiệm bắt đầu từ năm 2005 với một con chuột cái có bộ lông màu nâu. Từ cá thể này, nhóm nghiên cứu sử dụng kỹ thuật chuyển nhân tế bào soma - phương pháp từng tạo ra cừu Dolly nổi tiếng vào năm 1996 để tạo ra thế hệ chuột nhân bản đầu tiên.
Khi những con chuột này trưởng thành, các nhà khoa học tiếp tục lấy tế bào của chúng để thực hiện nhân bản cho thế hệ tiếp theo. Quy trình này được lặp lại liên tục trong suốt hai thập kỷ, với hơn 30.000 lần thử nghiệm được tiến hành. Kết quả là một chuỗi nhân bản kéo dài đến thế hệ thứ 58.
Ở giai đoạn đầu, mọi thứ diễn ra theo hướng tích cực. Thậm chí, đến khoảng thế hệ thứ 25, tỷ lệ nhân bản thành công còn có dấu hiệu cải thiện. Các cá thể chuột nhân bản trong giai đoạn này không chỉ phát triển bình thường mà còn có tuổi thọ tương đương với chuột sinh sản tự nhiên. Không có dấu hiệu rõ ràng nào cho thấy sự bất ổn về mặt sinh lý.
Tuy nhiên, bước ngoặt bắt đầu xuất hiện sau thế hệ thứ 27, khi tỷ lệ sinh thành công bắt đầu suy giảm. Đến thế hệ thứ 57, chỉ còn 0,6% phôi có thể phát triển thành cá thể sống. Và đến thế hệ thứ 58, dòng chuột này gần như chấm dứt hoàn toàn. Hầu hết các phôi không thể phát triển đến khi sinh, và những cá thể hiếm hoi được sinh ra đều chết trong vòng 24 giờ.
Phân tích sâu hơn cho thấy nguyên nhân cốt lõi nằm ở sự tích tụ đột biến gen qua từng thế hệ. Trái với quan niệm phổ biến rằng bản sao là một phiên bản hoàn hảo của cá thể gốc, các nhà khoa học phát hiện rằng mỗi thế hệ chuột nhân bản lại xuất hiện thêm khoảng 70 đột biến mới.
Theo thời gian, những tổn thương này tích lũy, dẫn đến sự phá vỡ cấu trúc DNA, bao gồm các hiện tượng như đứt gãy đoạn gen, đảo ngược nhiễm sắc thể hoặc thậm chí mất hoàn toàn một nhiễm sắc thể X.
Trung bình, xác suất xuất hiện đột biến ở các cá thể nhân bản cao gấp ba lần so với sinh sản hữu tính. Điều này khiến gánh nặng di truyền ngày càng lớn qua từng thế hệ, cho đến khi vượt quá ngưỡng mà cơ thể có thể duy trì sự sống.
Để dễ hình dung, các nhà khoa học ví quá trình này giống như việc sao chép một bản photocopy từ một bản photocopy khác. Mỗi lần sao chép, chất lượng lại giảm đi một chút, và sau nhiều lần lặp lại, bản sao cuối cùng trở nên méo mó, không còn giữ được thông tin ban đầu.
Kết quả nghiên cứu cũng góp phần giải thích một câu hỏi lớn trong sinh học: tại sao sinh vật lại cần sinh sản hữu tính, dù đây là một quá trình tốn kém năng lượng và không hiệu quả về mặt truyền gen. Sinh sản hữu tính chỉ cho phép truyền lại một nửa bộ gen của mỗi cá thể, trong khi sinh sản vô tính có thể sao chép toàn bộ bộ gen một cách nhanh chóng.
Tuy nhiên, chính sự “không hiệu quả” đó lại là chìa khóa để duy trì sự ổn định di truyền. Sinh sản hữu tính tạo ra sự kết hợp mới của DNA, giúp giảm thiểu sự tích tụ đột biến và duy trì tính đa dạng di truyền. Nghiên cứu từ Đại học Yamanashi cho thấy, đối với động vật có vú, đây gần như là con đường duy nhất để tồn tại lâu dài.
Dù vậy, trong tự nhiên vẫn tồn tại những sinh vật có thể sinh sản bằng cách nhân bản mà không gặp phải sự sụp đổ di truyền. Một ví dụ điển hình là tôm càng cẩm thạch, loài không thể sinh sản hữu tính do đặc điểm di truyền, buộc phải duy trì nòi giống bằng cách tự nhân bản.
Sự khác biệt nằm ở chỗ những sinh vật này sở hữu các cơ chế đặc biệt để kiểm soát đột biến. Một trong số đó là chọn lọc tế bào soma, cho phép loại bỏ các tế bào mang đột biến có hại trước khi chúng phát triển thành cá thể mới. Ngoài ra, một số loài còn có hệ thống sửa chữa DNA cực kỳ hiệu quả, cùng với nhiều bản sao dự phòng của bộ gen để khắc phục các lỗi phát sinh.
Ngược lại, động vật có vú, bao gồm cả con người, không sở hữu những cơ chế này. Điều đó đồng nghĩa với việc các ý tưởng về việc sử dụng nhân bản để đạt được sự bất tử, như trong nhiều tác phẩm khoa học viễn tưởng, vẫn chỉ dừng lại ở mức giả tưởng.
Nghiên cứu kéo dài 20 năm này không chỉ làm rõ giới hạn của công nghệ nhân bản mà còn nhấn mạnh vai trò không thể thay thế của sinh sản hữu tính trong việc duy trì sự sống. Trong bối cảnh khoa học ngày càng tiến xa, những phát hiện như vậy đóng vai trò quan trọng trong việc định hình lại kỳ vọng của con người về tương lai, đặc biệt là những giấc mơ tưởng chừng như không có giới hạn như sự bất tử.
