Hình ảnh độ phân giải siêu cao của các liposome SpudCell - Ảnh: ADAMALA LAB
Đây là một cột mốc trong lĩnh vực sinh học tổng hợp dù các "tế bào" này vẫn chưa được xem là sinh vật sống, theo báo Guardian ngày 2-7.
Thay vì chỉnh sửa các tế bào sống, nhóm nghiên cứu tại Đại học Minnesota (Mỹ) đã xây dựng từ đầu một hệ thống tế bào nhân tạo có tên SpudCell, trong đó mọi thành phần đều được tạo ra và kiểm soát trong phòng thí nghiệm.
SpudCell được hình thành từ các túi hình cầu siêu nhỏ chứa nước, gọi là liposome, kết hợp với một lượng nhỏ DNA tổng hợp đóng vai trò như "bản hướng dẫn" cho các hoạt động cơ bản của tế bào.
Để phát triển, SpudCell hấp thụ các liposome "tiếp tế" chứa enzyme, ribosome và nhiều phân tử cần thiết để tổng hợp protein.
Khi nhận đủ nguyên liệu, DNA tổng hợp sẽ chỉ đạo quá trình sao chép bộ gene, sau đó tế bào phân chia thành hai tế bào mới, hoàn thành toàn bộ chu trình gồm tăng trưởng, nhân đôi vật liệu di truyền và phân bào.
Đây là lần đầu tiên một tế bào tổng hợp - được tạo hoàn toàn từ các thành phần hóa học và DNA nhân tạo - có thể thực hiện trọn vẹn chu trình này.
Để mô phỏng quá trình tiến hóa tự nhiên, nhóm còn tạo ra những SpudCell mang lợi thế di truyền giúp chúng phát triển nhanh hơn. Theo thời gian, các tế bào này dần chiếm ưu thế trong quần thể, tương tự cơ chế "chọn lọc tự nhiên" ở sinh vật sống.
Dù vậy, SpudCell vẫn còn cách rất xa một dạng sống hoàn chỉnh. Chúng chỉ tồn tại trong môi trường dung dịch giàu các phân tử thiết yếu dùng làm nguồn năng lượng chính của tế bào.
SpudCell chưa thể tự tạo ra bộ máy sản xuất protein, chưa tự điều hòa quá trình trao đổi chất hay loại bỏ chất thải. Trong quá trình phân chia, chúng cũng thường truyền lại lượng DNA không chính xác và chỉ có thể tồn tại qua một vài thế hệ.
Nghiên cứu chủ yếu nhằm chứng minh rằng những đặc tính vốn chỉ được quan sát ở tế bào sống hoàn toàn có thể được tái tạo từ các phân tử vô tri nếu được sắp xếp đúng cách.
Các chuyên gia nhận định thành tựu này có thể mở đường cho việc thiết kế những sinh vật nhân tạo chuyên sản xuất thuốc, nhiên liệu sinh học, thực phẩm hoặc các vật liệu mới với hiệu suất cao hơn trong tương lai.
Đồng thời, đây cũng là công cụ giúp giới khoa học tìm hiểu câu hỏi nền tảng của sinh học: điều gì khiến vật chất vô tri chuyển thành sự sống.
Tuy nhiên, nghiên cứu cũng làm dấy lên những tranh luận. Một số chuyên gia cho rằng sự sống không chỉ là tập hợp các phản ứng hóa học, mà còn bao gồm những mối quan hệ cộng sinh và tương tác phức tạp với môi trường.
