Nguồn gốc của gen - Carl Zimmer

Xem bài giảng đầy đủ tại: http://ed.ted.com/lessons/where-do-genes-come-from-carl-zimmer

Khi sự sống xuất hiện trên Trái đất khoảng 4 tỷ năm trước, những vi sinh vật đầu tiên đã có một bộ gen giúp chúng duy trì sự sống. Đến thời đại của con người và những sinh vật to lớn khác, lại có thêm rất nhiều gen hơn. Những gen mới này xuất hiện từ đâu? Carl Zimmer đào sâu tìm hiểu sự đột biến và quá trình nhân bản gen.

Bài giảng của Carl Zimmer, minh hoạ bởi TOGETHER

Các bạn có khoảng 20,000 gen
trong DNA của mình.

Chúng mã hoá các phân tử
tạo nên cơ thể của bạn

từ chất keratin trong móng chân,
đến collagen ở chóp mũi,

đến chất dopamine
tăng lên trong não.

Các loài khác nhau
có các gen riêng.

Một con nhện có gen để nhả tơ.

Một cây sồi có gen tạo chất diệp lục,
biến ánh nắng mặt trời thành gỗ.

Vậy những gen này đến từ đâu?

Điều đó phụ thuộc vào gen.

Các nhà khoa học cho rằng

sự sống bắt đầu trên Trái đất
khoảng 4 tỉ năm về trước.

Các dạng sự sống đầu tiên là
vi khuẩn nguyên thuỷ

với một bộ gen có nhiệm vụ
cơ bản là duy trì sự sống.

Chúng truyền các gen cơ bản này
đến con cháu

qua hàng tỷ thế hệ.

Một vài trong số đó
vẫn làm điều tương tự

trong tế bào của chúng ta ngày nay,
như sao chép DNA.

Nhưng không có tế bào nào
trong số đó có gen tơ nhện hay dopamine.

Có nhiều gen trên Trái Đất ngày nay
hơn là trước kia.

Điều đó chỉ ra rằng có rất nhiều gen
được sản sinh từ những sai lầm.

Mỗi lần phân chia, tế bào tạo ra
một phiên bản mới của DNA.

Thỉnh thoảng, sẽ có những lỗi copy
hai lần của cùng một đoạn DNA,

tạo thêm một bản sao
của đoạn gen được tạo thêm đó.

Đầu tiên, đoạn gen thêm đó làm việc
tương tự như đoạn gen gốc.

Nhưng qua nhiều thế hệ, nó có thể
chọn được những đột biến mới.

Những đột biến này có thể thay đổi
cách thức gen mới này hoạt động,

và rồi gen mới
có thể nhân đôi lần nữa.

Một số lượng đáng ngạc nhiên gen đột biến
chỉ mới xuất hiện gần đây;

nhiều gen chỉ mới xuất hiện
vài triệu năm nay.

Loài trẻ nhất tiến hoá sau chúng ta,
tách từ người anh em, khỉ.

Trong khi cần hơn một triệu năm
để một gen đơn lẻ

có thể làm gia tăng
toàn bộ bộ gen,

các nhà khoa học phát hiện ra rằng
khi gen mới tiến hoá,

chúng có thể nhanh chóng đảm nhiệm
các chức năng cần thiết.

Ví dụ, chúng ta có hàng trăm gen
tạo nên protein trong mũi

để tóm lấy các phân tử mùi.

Sự đột biến khiến chúng thu lấy
những phân tử khác nhau,

cho ta khả năng nhận diện
hàng nghìn tỷ mùi khác nhau.

Đôi khi, đột biến có ảnh hưởng lớn hơn
trên các bản sao mới của gen.

Chúng có thể khiến một gen
tạo ra protein trong một cơ quan khác

hoặc tại một thời điểm khác,

hoặc protein có thể bắt đầu làm
một chức năng khác cùng nhau.

Ví dụ, ở loài rắn, có một gen tạo ra
protein diệt vi khuẩn.

Xa xưa, gen nhân đôi và
bản sao mới đột biến.

Sự đột biến đó
làm thay đổi tín hiệu trong gen

ảnh hưởng đến nơi
tạo protein của nó.

Thay vì hoạt động trong lá lách,

nó lại tạo ra các protein sát khuẩn
trong miệng rắn.

Khi rắn cắn mồi, enzyme này
xâm nhập vào vết thương của con mồi.

Khi chất protein này
được chứng minh là gây hại,

và giúp con rắn
bắt được nhiều mồi hơn,

nó trở nên được yêu thích.

Thế nên, gen trong tuyến tuỵ
tiếp tục tạo ra nọc độc trong miệng rắn

để có thể giết chết con mồi.

Thậm chí có những cách khó tin hơn
để tạo ra một gen mới.

DNA của động vật, thực vật
và các loài khác

bao gồm các đoạn lớn
mà không có bất kì protein mã hoá.

Theo các nhà khoa học,
đó chủ yếu là trình tự ngẫu nhiên

sự vô nghĩa trong di truyền,
không phục vụ chức năng nào cả.

Những đoạn DNA đôi khi đột biến,
cũng giống như gen.

Thỉnh thoảng, các đột biến đó
đưa DNA vào một nơi

mà 1 tế bào
có thể bắt đầu đọc nó.

Đột nhiên, các tế bào tạo ra
1 protein mới.

Ban đầu, protein đó có thể vô ích,
hay thậm chí có hại,

nhưng nhiều đột biến có thể thay đổi
hình dạng của protein.

Protein đó có thể bắt đầu làm
điều hữu ích,

khiến cho sinh vật
khoẻ mạnh hơn, mạnh mẽ hơn,

khả năng sinh sản tốt hơn.

Các nhà khoa học đã tìm thấy gen mới này
tại nhiều nơi trên cơ thể động vật.

Vì vậy, 20,000 gen của chúng ta
có rất nhiều nguồn gốc,

từ nguồn gốc của sự sống,
tới việc tạo thành từ những gen ban đầu.

Miễn là sự sống còn trên Trái đất này,
vẫn sẽ có các gen mới được tạo ra.