Lên mạng ngày 13/8/2008
Cập nhật hiểu biết khoa học phổ thông
GS Tôn Thất Trình
( chiếu theo nguyệt san Khám Phá- Discovery , nhật báo LA Times… các số tháng 8 năm 2009 )
1- Con số vi trùng
- Tổng số loài vi trùng - microbial species là 30 triệu . Trong số này chỉ có 70 loài gây ra bệnh. Khoảng 1000 loài bình thường sống ở mặt ngoài da người, theo báo cáo một nghiên cứu mới đây của Viện Khảo Cứu Quốc gia ( Hoa Kỳ ) Hệ Gen Người .
- 5x1023 ( 5 lũy thừa 23 ) là con số ước lượng cho số tế bào vi trùng trên Trái Đất. Hơn phân nữa số này sống ở trầm tích biển. Còn chừng 70 ngàn tỉ sống bên trong và trên thân thể chúng ta..
- 2350 F ( hay 1120 C ) ( điểm sôi là 2120 F hay 100o C) là nhiệt độ tối đa vi trùng biết được là chịu đựng nhiệt độ cao nhất Pyrolobus fuamarii có thể còn sinh sản thêm . Nơi sinh sống của vi trùng này là vách các ống thông hơi thủy nhiệt - hydrothermal vents biển sâu. Ở thái cực - cực trị ngược lại ( tối đê ), hoạt động vi trùng đã được phát hiện trên đất băng giá vĩnh cửu- permafrost Nam Cực , có khi nhiệt độ xuống thấp đến -40 F
- 580 076 là số cặp đôi ( những “chữ “ sinh đôi ở mã số DNA) hệ gen - genome của vi khuẩn Mycoplasma genitalium là hệ gen nhỏ bé nhất của một tế bào nhân lập lại được một cách độc lập. Các nhà Khảo cứu hy vọng tạo ra đời sống tổng hợp, đang cố tâm xây dựng vi khuẩn đơn giản này, làm lại từ đầu
- 0.000004 là đường kính của tính theo ngón Anh - inch của những tế bào vi khuẩn nhỏ bé nhất hiện biết được, gọi là vi khuẩn siêu vi tiểu - ultramicrobacteria . Một vi khuẩn cở trung bình tỉ như E .coli ở đường ruột chúng ta, có kích thước lớn hơn chừng 5 lần. Những tế bào vi khuẩn lớn nhất biết được thuộc loài vi khuẩn ở trầm tích bờ biển tên gọi là Thiomargarita mamibiensis lớn 7500 lần hơn kích thước vi khuẩn siêu vi tiểu. Nếu kích thước vi khuẩn đạt 3 phần trăm một ngón Anh, chúng ta sẽ thấy chúng được bằng mắt thường.
2- Cho không miễn nhiễm
Cái gì xảy ra khi các nhà khảo cứu có thể tái dựng một hế thống khai lữa đạn sai lạc ? Đây là một cơ ngơi gợi tò mò nhà chuyên môn cấy tế bào gốc ( mầm ) Richard Burt nêu lên. Ông tiên phong nghiên cứu một phép chửa trị mới các bệnh hổn loạn tự miễn nhiễm - autoimmune disorders , trong đó những hệ thống miễn dịch của bệnh nhân bị hủy đi, rồi sau đó sẽ được thay thế bằng các tế bào gốc miễn nhiễm của chính mình truyền qua. Những tế bào này sẽ tăng trưởng thành tất cả mọi loại tế bào máu, kể cả các tế bào máu trắng của hệ thống miễn nhiễm.
Ở các bệnh hổn loạn tự miễn nhiễm, hệ thống miễn nhiễm bị hỏng, tấn công chính ngay vào các mô thân thể . Trong trường hợp tiểu đường týp 1, chúng phá hủy các tế bào sản xuất insulin ở lá lách - pancreas và ở bệnh đa xơ cứng - multiple sclerosis , chúng đánh vào hệ thống thần kinh trung ương .
Tại đại học North Western University, Burt đã tưởng tượng ra đầu tiên pháp chửa trị bằng tế bào gốc, cách đây 20 năm rồi, trong khi hoạt động với các bệnh nhân ung thư máu, đã được cấy tủy xương sống. Các bệnh nhân sau đó mất đi những miễn nhiễm của mình đối với các loại bịnh con trẻ như quai bị- mumps và sởi - measles cần tiêm lại các thuốc chủng . Burt lý đoán là ai đã cấy có thể tái lập những hệ thống miễn nhiễm ở các bệnh nhân tự miễn nhiễm tương tự như vậy, chận đứng các tấn công vào các tế bào lành mạnh.
Ở một thử nghiệm sơ khởi trên 23 bệnh nhân tiểu đường týp 1, Burt tìm thấy là các tế bào gốc cấy vào , giúp cho 20 bệnh nhân ngưng chích insulin một thời gian từ 2 tháng đến 5 năm . Ông nói : “ đây là lân đầu tiên trong lịch sử bệnh tiểu đường, bệnh nhân không phải chích gì cả sau một lần trị bệnh “. Dù rằng ảnh hưởng không vĩnh viễn trong mọi ca ( trường hợp ) , một bệnh nhân tham gia đã khỏi phải chích insulin sau 5 năm . Ở một thử nghiệm khác nhỏ hơn về bệnh nhân đa xơ cứng , phép chửa trị tuồng như đảo ngược tiển triễn bệnh và tình trạng tàn tật liên kết, cũng xẩy ra lần đâu tiên trong lịch sử bệnh . Burt đang tổ chức những thử nghiệm lớn hơn cho cả 2 bệnh này cũng như những bệnh hổn loạn tự miễn nhiễm khác .
3- Hiểu biết mới về tế bào nảo : Hãy đến gặp các tế bào bí ẩn; tế bào thần kinh đệm ( thần kinh giao ) glia , 10 lần nhiều hơn nơ ron ( neuron, tế bào dây thần kinh )
Các nhà khoa học dây thần kinh đã làm một cú sai lầm ngoạn mục. Giữa thập niên 1800, ho đã khám phá ra ở nảo những tế bào không giống nơ ron và gọi chúng là tế bào glia nghĩa là làm dính - glue theo tiếng Hy Lạp , chúng ta dịch là đệm hay giao. Dù rằng nảo chứa khoảng 1 ngàn tỉ tế bào glia , 10 lần hơn nơ ron, họ vẫn xen chúng như thể một hệ hổ trợ thụ động mà thôi. Nay thì chúng ta đã biết là không còn cái gì sai lầm hơn thế nữa. Thaật sư/ glia , tế bào đệm làm nhiều nhiệm vụ, hướng dẫn nảo phát triễn và bền vững suốt đời chúng ta . Glia cũng lắng nghe cẩn thận các láng giềng , và chúng nói bằng một ngôn ngữ hóa học riêng của chúng. Nhiều thí nghiệm gợi ý đó là một phần đối thoại kiểu dây thần kinh để hình thành bộ (trí) nhớ mới . Khi một đầu nhánh của một tế bào dây thần kinh hay nơ ron,. Được kích thích, một nhịp - pulse điện, chạy đến phần chính của tế bào. Những nhánh khác cũng có thể phát ra những nhịp khác trong cùng một lúc . Phần chính của nơ ron chuyễn các nhịp này đến một bộ phận đi ra tên gọi là axon- sợi trục thần kinh, chia các nhịp đến vô số các nhánh khác ;mỗi nhánh hầu như đụng tới những nơ ron khác. Lỗ hở nhỏ giữa hai tế bào dây nảo được gọi là kẻ hở tiếp hợp - synapsis cleft. Nơ ron gửi tín hiệu bơm hóa chất vào không gian, và nơ ron nhận tín hiệu nhận vài tín hiệu này, khởi động một nhịp điện mới .
Mọi nơ ron- dây thần kinh nảo, đều có vài đặc điểm riêng rẽ: axon, khớp thần kinh - synapsis ( tiếp hợp ) và khả năng sản xuất các tín hiệu điện. Khi các nhà khoa học nhìn kinh hiển vi những mảnh nhỏ tế bào, họ bắt gặp những tế bào khác , không giống dạng kiểu. Khi đâm chúng với điện cực, những tế bào này không sản xuất một tí nào nhịp điện cả. Nếu xem điện- electricity là ngôn ngữ của suy nghĩ, thế thì các tế bào này câm. Chính nhà bệnh học người Đức Rudolf Virchow đặt tên chúng là glia năm 1856. Suốt hơn một thế kỷ qua, các tế bào này được xem là những cư dân thụ động của nảo bô. Ít nhất cũng có vài nhà khoa học nhận thức rằng giả thuyết này quá vội vã. Nhà khoa học dây thần kinh Santiago Ramón y Cajal, đoạt giải thưởng Nobel năm 1906 về điều sau đó được biết là học thuyết nơ ron, một lý thuyết nói rằng nơ ron là những đơn vị căn bản của nảo bộ . Tuy nhiên , Ramón y Cajal không nghĩ glia chỉ là chất dính - glue . Theo ông , glia là một bí mật . Ông viết : bí mật này sẽ không có giải đáp , cho đến khi nào các nhà sinh lý học y khoa tìm ra những phương pháp trực tiếp tấn công chúng.
Ngày nay, bí mật được giải quyết phần nào. Các nhà sinh học biết là chúng có nhiều dạng hình. Một dạng gọi là glia quay - radial glia, có công dụng làm giàn giáo cho bộ nảo phôi thai. Nơ ron leo dọc theo các tế bào cột sào này để đến vị trí cuối cùng. Một loại khác tên gọi là glia vi tiểu - microglia chính là hệ thống miễn nhiễm của nảo. Chúng trèo qua rừng nơ ron, tìm những cặn bã của các tế bào bị tổn thương. Một loại glia thứ ba, tên gọi là tế bào Schwann và tế bào thần kinh hình cây nhỏ- oligodendrocytes , làm ra thành những tay áo cách ly quanh nơ ron, giữ cho các tín hiệu điện không lan tràn mất đi. Nhưng càng xem xét glia, các nhà dây thần kinh học càng thấy những tế bào này càng thêm nhiêu thể loại hơn nữa. Glia vi tiểu không những làm cho bộ nảo sạch sẽ đi, chúng còn xén cắt những nhánh phụ trội trên nơ ron, để các mối nối kết của chúng đang phát triễn thêm phần tốt đẹp. Tế bào dây thần kinh hinh cây nhỏ - oligo dendrocytes và tế bào Shwann không chỉ làm cách ly các tế bào. Chúng còn nuôi nấng những khớp tiếp hợp giữa các nơ ron. Và một khi các glia quay làm xong nhiệm vụ giúp đở nơ ron di chuyễn quanh nảo đang phát triễn, chúng không chết đâu . Chúng biến thành một loại glia khác , tên gọi là tế bào dạng sao - astrocytes .
Tế bào dạng sao , tên gọi như thế vì những tia tựa ngôi sao tỏa ra khắp mọi nơi , là những glia phong phú nhất và như vậy cũng dồi dào, nhiều nhất mọi tế bào trong nảo . Và chúng cũng là bí mật nhất . Một tế bào sao duy nhất có thể dùng các tia ôm đồm hơn một triệu khớp thần kinh tiếp hợp - synapsis . Các tế bào sao cũng dung hợp nhau, làm ra những kênh - channels các phân tủ xuyên qua để chuyễn động con thoi từ tế bào này đến tế bào khác . Mọi nối kết này giúp cho các tế bào sao đạt một ví trí to lớn ảnh hưởng đến những gì đang xảy ra trong nảo. Đồng thời chúng cũng có những chất nhận - receptors có thể quần mắc một loạt các vật phát truyền nơ ron - neurotransmitters , có nghĩa là chúng có khả năng nghe trộm những chuyện trò hóa sinh đang xảy ra quanh chúng. Cách đây chưa bao lâu, các nhà khoa học dây thần kinh không tìm ra được bất cứ dấu hiệu nào là các tế bào dạng sao trả lời , phản ứng các tín hiệu từ bên ngoài. Cuối cùng, năm 1990, nhà khoa học dây thần kinh Ann Cornell -Bell ở đại học Yale, khám phá điều tuồng như là giải đáp cho bí mật. Khám phá là các tế bào sao , cũng như nơ ron, có thể phản ứng với các vật phát truyền nơ ron , nhưng thay vì là điện, tế bào sản xuất những làn sóng của các nguyên tử calcium điện tính - charged calcium atoms. Calcium đến từ những gói đóng kín rải rác khắp các tế bào sao Khi được kiích thích, tế bào xé toang các gói calcium ở tìa nào cảm giác đầu tiên vật phát truyền nơ ron, khởi động các gói khác trên tế bào mở ra. Rồi thì các tế bào sao chất đầy lại calcium trong các gói và chỉ mở ra khi bị kích thícih kế tiếp .Cornell - Bell nhận xét là một làn sóng hoạt động này ở một tế bào sao, có thể lan rộng qua các tế bào sao khác. Nhiều nhóm khảo cứu khác cũng khám phá là chính ngay các tế bào sao cũng giải tỏa ra các vật phát truyền nơ ron uy vũ . Chúng có thể sản xuất glutamat ( kích thích nơ ron, khiến chúng có thể phản ứng với một tín hiệu từ một neuron khác), và adenosine ( có thể làm mù mờ đi mức nhạy cảm của nơ ron )
Néu thật sự các tế bào sao chế biến thông tin, thì đó là môt phép cọng thêm lớn vào sức tinh toán - computing power của nảo. Chung cuộc, nảo chứa nhiều tế bào sao hơn nơ ron. Có lẽ, vài nhà khoa học biện cứ là tế bào sao mang theo cách tinh toán của chính mình. Thay vì nhưng mủi nhọn điện thế của mã số kỷ thuật số nơ ron sử dụng, tế bào sao có thể hành động như thể một mạng tương đồng - analog network làm mã số thông tin cho những làn sóng calcium lên, xuống chầm chậm. Gốc rễ của Suy Nghĩ - The Root of Though , theo gợi ý của nhà khoa học dây thần kinh Andrew Knob gợi ý, là những trò chuyện giữa các tế bào sao có thể mang nhiệm vụ hình thành “ sự hiện diện đầy tạo tác và tưởng tượng của kiếp nhân sinh, con người “ Các tế bào sao cũng khẩn thiết cho các khớp tiếp hợp. Nhà khoa học thần kinh Ben Barres và đồng nghiệp, viện đại học Stanford , Ca Li, tìm thấy là các nơ ron tằng trưởng cùng các tế bào sao, làm ra khớp tiếp hợp 10 lần hơn là nơ ron không sống chung với tế bào sao , và hoạt động của những khớp tiếp hợp này hoạt động 100 lần lớn hơn. Vì khớp tiếp hợp thay đổi khi chúng ta học hỏi và làm ra những trí( bộ ) nhớ mới, bà Marie E. Biggs , viện đại học Monash ở Úc Châu, nghi ngờ rằng các tế bào sao có thể rất quan trọng trong khả năng chúng ta học hỏi đó.
Đúng là có một điều gi kỳ diệu trên sự kiện là chúng ta còn hiểu biết rất ít về những gì đa số các tế bào trong nảo chúng ta dang làm. Khởi đầu từ thập niên 1930, các nhà thiên văn học nhận thức rằng mọi điều họ thấy được ở viễn vọng kính: các ngôi sao, các thiên hà- galaxies, các tinh vân - nebulas , chỉ là một phân số nhỏ nhoi khối lượng toàn thể vũ trụ. Phần còn lại , gọi tên là chất liệu đen tối - dark matter, vẫn còn thách đố những cố tâm hay nhất giải thích nó . Nảo ở giữa hai tai chúng ta, tỏ ra là vẫn mang theo một nguồn cung cấp chất liệu đen tối tương tự như thế .
( sẽ tiếp : 4 - Những tay côn đồ salmonella , E. coli, Listeria ở ngành thực phẩm cận đại ….5- Loại bỏ bồ hóng ô nhiễm… 6- Thắng nhiệt lượng, phát nhiệt …. 7 - Những sai lầm căn bản của lý thuyết hạt lượng - quantum theory).
Trở lại trang KH&NN
