Cuộc cách mạng của sinh học
I. Bí ẩn: Làm thế nào một tế bào trở thành con người
- Chủ đề: Một trong những bí ẩn lớn của sinh học là cách một hợp tử đơn lẻ phát triển thành cơ thể người phức tạp.
- Vấn đề: Rất khó để hiểu các tế bào điều chỉnh vị trí như thế nào, hình thành não bộ ra sao và quyết định mỗi tế bào sẽ đảm nhận vai trò gì.
- Góc nhìn trước đây: Người ta từng cho rằng gen và các con đường hóa học quyết định cấu trúc cấp cao của sinh vật.
- Lập luận của Michael Levin: Chỉ gen thôi là chưa đủ, và để hiểu cũng như can thiệp vào quá trình phát triển sinh học, cần một mức độ trừu tượng cao hơn. Vì vậy, mạng điện sinh học đóng vai trò quan trọng.
II. Điện sinh học: Con giun tách làm hai
- Mạng điện sinh học: Không chỉ tế bào thần kinh mà mọi tế bào đều giao tiếp thông qua các mẫu điện.
- Planaria: Loài giun này có thể tái sinh ngay cả khi cơ thể bị cắt, và mạng điện sinh học đóng vai trò quan trọng trong quá trình đó.
- Kết quả thí nghiệm: Nhóm của Levin đã dùng một loại thuốc nhất định để khiến con giun phát triển thành dạng có hai đầu. Họ tạo ra sự thay đổi này mà không cần chỉnh sửa gen.
- Ý nghĩa: Nếu hiểu được mã điện sinh học, chúng ta có thể tạo ra các cấu trúc cơ thể mới.
III. Trí tuệ phân dạng: Sự sáng tạo phân dạng
- Mở rộng khái niệm trí tuệ: Levin cho rằng các khái niệm về trí tuệ và nhận thức có thể được áp dụng cho nhiều phần hơn của sinh học.
- Tính thích nghi: Các hệ sinh học thích nghi và phát triển hướng tới trạng thái mục tiêu.
- Sáng tạo: Nhóm của Levin đã dùng tế bào da của ếch để tạo ra robot sinh học có khả năng tự sao chép.
- Triển vọng tương lai: Các robot sinh học nhỏ có thể có nhiều ứng dụng khác nhau, như tấn công tế bào ung thư hoặc làm sạch độc tố môi trường.
Ý kiến của GN⁺
- Điểm thú vị: Nghiên cứu của Levin mang tính đột phá ở chỗ cho thấy ngoài gen, mạng điện sinh học cũng đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển sinh học.
- Ứng dụng thực tiễn: Nghiên cứu này có thể tạo ảnh hưởng lớn tới nhiều lĩnh vực y học như tái tạo cơ quan bị tổn thương và điều trị ung thư.
- Vấn đề đạo đức: Cần cân nhắc các vấn đề đạo đức trong quá trình tạo ra những cấu trúc sinh học mới.
- Lưu ý khi áp dụng công nghệ: Công nghệ thao túng mạng điện sinh học vẫn đang ở giai đoạn đầu, vì vậy cần kiểm chứng đầy đủ về độ an toàn và hiệu quả.
- Công nghệ liên quan: So với công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR, thao túng mạng điện sinh học có thể mang lại mức độ kiểm soát cao hơn.
1 bình luận
Ý kiến Hacker News
Nghiên cứu của Michael Levin khá gần với khái niệm tự sinh của Humberto Maturana và ý tưởng bơm proton của Nick Lane. Tự sinh nhấn mạnh rằng việc bảo toàn các mối quan hệ quan trọng hơn chi tiết của cấu trúc. Nick Lane coi trọng năng lượng sinh học và việc bơm proton qua màng hơn là DNA.
Đã phát triển một phương pháp mô phỏng cây như một cellular automata có thể lập trình để làm cho chúng phát triển. Mỗi tế bào thực hiện các tác vụ như sao chép tùy theo điều kiện xung quanh và độ tuổi. Những sinh vật phức tạp hơn cũng có thể được nuôi phát triển bằng kỹ thuật này.
Planaria hai đầu tạo ra hậu duệ bằng cách phân tách chứ không phải bằng gen. Đây không phải là một sự thật mang tính Lamarck. Planaria sinh sản cả hữu tính (trứng và tinh trùng) lẫn vô tính (phân tách).
Nội dung bài viết có phần cường điệu. Điện thế trong quá trình hình thành mẫu là một lĩnh vực nghiên cứu mới. Ví dụ như tín hiệu WNT ở ruồi giấm, hay gradient hóa học SHH trong quá trình tạo hình chi. Các mẫu được tạo ra bởi khử cực điện có thể đơn giản hơn các tương tác hóa học.
Lượng thông tin cần để tạo ra một con người là khoảng 750MB. Ví dụ gồm có hình dạng cụ thể của xương bả vai hoặc nỗi sợ nhện.
Tài liệu liên quan gồm có "Computational Boundary of a Self: Bioelectricity and Scale-Free Cognition (2019)". Ngay cả những tế bào đơn giản cũng có thể giải quyết vấn đề.
Có thể khiến ếch phát triển thêm chi hoặc tạo mắt trong ruột. Có những phản ứng trái ngược giữa sự kinh ngạc trước khoa học và nỗi đau của con ếch.
Tiêu đề không phù hợp. "Bioelectric Signals Guide Body Development and Regeneration" là tiêu đề tốt hơn.
Có nghiên cứu ung thư như một dạng "rối loạn nhận dạng phân ly" của nhóm tế bào, đồng thời phát hiện đàn kiến rơi vào "ảo giác thị giác". Tạo ra biobot từ tế bào da ếch và tạo biobot người có thể chữa lành neuron bị tổn thương. Bài viết này không đáng tin cậy và cần rất nhiều biện pháp an toàn.
Sử dụng tế bào phế quản của người. Đây là một trong số ít mô trong cơ thể có lông chuyển vận động, nên chúng có thể di chuyển.