Sự vươn xa của gen – Phần I


Những mâu thuẫn khó giải thích vẫn tồn tại ở phần cốt lõi của lý thuyết gen vị kỷ. Đó là mâu thuẫn giữa gen và cơ thể riêng lẻ trong vai trò là nhân tố cơ bản của sự sống. Một mặt chúng ta thấy một hình ảnh thú vị của các thể tự sao ADN độc lập, nhảy nhót như những chú linh dương tự do và thoải mái từ các thế hệ này sang thế hệ khác, đôi lúc chúng được tập hợp với nhau tạm thời trong các cỗ máy sống tạm bởi, các vòng xoắn bất tử loại bỏ chuỗi bất tận các cơ thể hữu tử khi chúng tiến tới cõi vĩnh hằng riêng biệt của chúng. Mặt khác, chúng ta xem xét các cơ thể riêng lẻ và mỗi cơ thể rõ ràng là một cỗ máy vô cùng phức tạp, thống nhất và cố kết với một tính thống nhất về mục đích dễ thấy. Một cơ thể không giống như sản phẩm của một liên kết tạm thời và lỏng lẻo các nhân tố di truyền đang xung đột, những nhân tố hầu như không có thời gian để làm quen trước khi đi vào tinh trùng hoặc trứng cho bước kế tiếp của chuyến hành hương vĩ đại mang tính di chuyền của chúng. Có thể có một bộ não chuyên tâm vào một mục đích duy nhất, điều phối sự cộng tác của các chi và các cơ quan cảm giác để đạt được đích cuối. Cơ thể hoạt động và trông giống như một nhân tố khá ấn tượng theo cách riêng của nó.

Ở một vài chương trong cuốn sách này, chúng ta đã thực sự xem từng cơ thể sống là một nhân tố đang nỗ lực để tăng tối đa cơ hội thành công của nó trong việc truyền lại cho thế hệ sau tất cả các gen của mình. Chúng ta đã tưởng tượng từng động vật đơn lẻ làm những phép tính “giả định” kinh tế phức tạp về lợi ích di tuyền của tất cả các bước hành động khác nhau. Tuy nhiên, trong các chương khác, lý luận cơ bản được trình bày theo quan điểm các gen. Không xem xét dưới góc độ gen về sự sống, chúng ta sẽ không thấy lý do cụ thể nào giải thích tại sao một cơ thể sống nên “quan tâm” đến sự thành công trong sinh sản của nó và của họ hàng của nó hơn là quan tâm đến, ví dụ, sự trường thọ của chính bản thân nó.

Làm thế nào, chúng ta giải thích được sự đối lập của hai cách nhìn khác nhau về sự sống? Những nỗ lực giải đáp của tôi về sự đối lập đó đã được viết ra trong cuốn sách Kiểu hình mở rộng, cuốn sách này là niềm vui và kiêu hãnh của tôi vì nó giá trị hơn bất cứ điều gì mà tôi đã đạt được trong hoạt động khoa học của mình. Bài này sẽ cô đọng một vài chủ đề trong cuốn sách đó, nhưng tôi thực sự mong bạn dừng đọc ở đây và chuyển sang đọc cuốn Kiểu hình mở rộng!

Trên bất kỳ quan điểm nhạy cảm nào, thuyết chọn lọc tự nhiên Darwin không thể áp dụng với các gen một cách trực tiếp. Phân tử ADN được gói gọn trong protein, được bao phủ trong các màng, được che chắn khỏi thế giới bên ngoài và vô hình đối với chọn lọc tự nhiên. Nếu chọn lọc cố chọn trực tiếp các phân tử ADN thì hầu như chúng ta sẽ không thấy bất kỳ một tiêu chí nào để thực hiện điều đó. Tất cả các gen đều trông giống như nhau và cũng chỉ như tất cả các dải băng cát-xét mà thôi. Những khác biệt quan trọng giữa các gen chỉ nổi bật ở những tác động của chúng. Các tác động này thường ảnh hưởng đến quá trình phát triển phôi và do đó tác động lên dạng cơ thể và tập tính. Các gen thành công là các gen mà tuy ở trong môi trường bị tất cả các gen cùng phôi khác tác động nhưng chúng vẫn có ảnh hưởng có ích lên phôi đó. Có ích có nghĩa là chúng làm cho phôi có thể phát triển thành một cá thể trưởng thành, một cá thể có thể sinh sản và lại truyền các gen đó cho các thế hệ mai sau. Từ chuyên môn kiểu hình được dùng trong nghĩa biểu hiện ngoại hình của một gen hay tác động mà một gen, nếu so sánh với các alen của nó, để lại trên cơ thể thông qua quá trình phát triển. Ví dụ, tác động iểu hình của một gen cụ thể có thể là màu mắt xanh lá cây. Trong thực tế, hầu hết các gen đều có hơn một tác động kiểu hình, chẳng hạn mắt màu xanh lá cây đồng thời tóc xoăn. Chọn lọc tự nhiên ưu đãi một vài gen hơn so với các gen khác không phải vì bản chất của chính các gen mà vì các ảnh hưởng của chúng, những tác động kiểu hình của chúng.

Những người theo chủ nghĩa Darwin đã luôn luôn chọn thảo luận về các gen mà tác động kiểu hình của chúng có ích hoặc bất lợi cho sự tồn tại và sinh sản của các cơ thể. Họ đã có khuynh hướng không cân nhắc những ích lợi đối với chính các gen. Đó là một phần lý do tại sao nghịch lý tồn tại trong bản chất của lý thuyết thường ít khi được nhận ra. Ví dụ, một gen có thể thành công thông qua cải thiện tốc độ chạy ở một động vật săn mồi. Toàn bộ cơ thể của động vật săn mồi này, bao gồm tất cả các gen của nó, sẽ thành công hơn bởi vì nó chạy nhanh hơn. Tốc độ chạy của nó sẽ giúp nó sinh tồn để có con cháu và do đó nhiều bản sao của tất cả các gen của nó, bao gồm gen quy định tốc độ chạy, sẽ được truyền cho thế hệ sau. Ở đây, nghịch lý thường không xuất hiện bởi vì điều gì tốt cho một gen thì cũng tốt cho tất cả. Nhưng chẳng may một gen thể hiện một tác động kiểu hình chỉ tốt cho nó nhưng lại xấu cho các gen còn lại trong cơ thể thì điều gì sẽ xảy ra? Điều này không phải là một ý tưởng viển vông. Nhiều trường hợp như vậy đã xuất hiện, chẳng hạn hiện tượng thú vị được gọi là “điều khiển giảm phân”. Giảm phân, bạn sẽ nhớ ra thôi, là một kiểu phân bào đặc biệt làm số lượng nhiễm sắc thể giảm đi một nửa và truyền cho các tế bào tinh trùng hoặc tế bào trứng. Phân bào giảm phân thông thuờng là một trò chơi xổ số hoàn toàn công bằng. Trong mỗi cặp alen, chỉ một alen có thể là kẻ may mắn có mặt trong bất kỳ một tinh trùng hoặc trứng nhất định nào. Nhưng cơ hội nhất định cho từng chiếc của cặp alen xuất hiện ở trứng hoặc tinh trùng đó là như nhau, và nếu bạn tính trung bình tất cả các tinh trùng (hoặc trứng) thì bạn sẽ thấy một nửa trong số các tinh trùng hoặc trứng chứa một alen này và một nửa còn lại chứa alen còn lại của cặp alen. Quá trình giảm phân rất công bằng, giống như tung một đồng xu. Nhưng cho dù chúng ta thường nghĩ về việc tung đồng xu là ngẫu nhiên thì đó vẫn là một quá trình vật lý bị ảnh hưởng bởi vô số các tình huống – chẳng hạn như gió, chính xác là đồng xu được búng mạnh đến mức nào và vân vân. Giảm phân cũng vậy, cũng là một quá trình vật lý và nó có thể bị các gen tác động vào. Điều gì sẽ xảy ra nếu một gen đột biến phát sinh và tình cờ tác động lên chính quá trình giảm phân chứ không phải tác động lên cái gì đó rõ ràng như màu mắt hoặc độ xoăn của mái tóc? Giả sử rằng nó tình cờ chỉ hiệu dịch quá trình giảm phân theo cách như sau: gen đột biến có nhiều khả năng nằm ở trứng hơn so với các gen cùng alen khác. Chúng ta có thể thấy có các gen như vậy, chúng được gọi là gen biến đổi quá trình phân chia. Chúng đơn giản là hiểm độc. Khi một gen biến đổi quá trình phân chia xuất hiện nhờ đột biến, nó sẽ phát tán không ngừng trong quần thể và gây tổn hại đến các alen của nó. Chính điều này được gọi là điều khiển giảm phân. Nó sẽ xảy ra cho dù các ảnh hưởng của nó lên lợi ích của cơ thể, lợi ích của tất cả các gen khác trong cơ thể, là rất thảm khốc.

Xuyên suốt cuốn sách này chúng ta đã được cảnh báo với khả năng “lừa đối” của các cơ thể đơn lẻ theo những cách thức rất tinh tế đối với các cá thể khác trong cùng nhóm. Ở đây, chúng ta đang nói về các gen đơn lẻ lừa dối các gen khác, những gen cùng chung một cơ thể với nó. Nhà di truyền học James Crow đã gọi các gen biến đổi này là “gen đánh bại hệ thống”. Một trong những gen biến đổi quá trình phân chia được biết đến nhiều nhất được gọi là gen t xuất hiện ở chuột. Khi một con chuột có hai gen t, nó sẽ chết lúc nhỏ hoặc vô sinh. Gen t do đó được xem là gen gây chết ở trạng thái đồng hợp tử. Nếu một con chuột đực chỉ có một gen t, nó sẽ là một chú chuột khỏe mạnh, bình thường trừ một khía cạnh đáng chú ý. Nếu bạn kiểm tra các tinh trùng của một con đực, bạn sẽ thấy rằng gần 95% các tinh trùng chứa gen t và chỉ 5% chứa alen bình thường. Rõ ràng là tỉ lệ 50% mà chúng ta mong đợi đã bị biến đổi rất lớn. Bất cứ khi nào, trong một quần thể hoang dã, một alen t tình cờ phát sinh thông qua đột biến, nó ngay lập tức sẽ phát tán giống như việc đốt một đám cỏ khô. Làm thế nào mà nó không thể xảy ra, khi mà nó có một lợi thế bất công lớn đến như vậy trong sự may rủi của giảm phân? Nó phát tán nhanh đến mức gần như ngay sau đấy, phần lớn các cá thể trong quần thể sẽ mang gen t ở trạng thái đồng hợp (nó được truyền từ cả cơ thể bố và mẹ của chúng). Các cá thể này sẽ chết hoặc vô sinh, và toàn bộ quần thể bản địa sẽ có thể tuyệt chủng sớm. Đã có bằng chứng cho thấy trong quá khứ, các quần thể chuột hoang đã bị tuyệt chủng vì sự lan truyền của các gen t.

Không phải tất cả các gen biến đổi quá trình phân chia đều có những tác động không mong muốn mang tính hủy diệt như gen. Tuy nhiên, hầu hết chúng đều có ít nhất một vài ảnh hưởng có hại. (Hầu như tất cả các tác động phụ di truyền đều xấu và một đột biến mới thông thường sẽ phát tán chỉ khi ảnh hưởng tốt của nó nhiều hơn các ảnh hưởng xấu. Nếu cả ảnh hưởng xấu và tốt cùng tác động lên toàn bộ cơ thể thì ảnh hưởng cuối vẫn phải là ảnh hưởng tốt đối với cơ thể. Nhưng nếu các ảnh hưởng xấu tác động đến cơ thể và các ảnh hưởng tốt chỉ xuất hiện ở gen thì ảnh hưởng cuối cùng vẫn là xấu đối với cơ thể). Mặc cho tác động phụ có hại, nếu một gen biến đổi quá trình phân chia phát sinh nhờ đột biến thì nó chắc chắn sẽ có khuynh hướng phát tán khắp quần thể. Chọn lọc tự nhiên (nói cho cùng vẫn sẽ tác động ở mức độ gen) sẽ ưu ái gen biến đổi quá trình phân chia cho dù các ảnh hưởng của nó ở mức cơ thể đơn lẻ có lẽ là xấu.

(còn tiếp ) 

TH: T.Giang – CSCI

Nguồn tham khảo: Richard Dawkins – Gen vị kỷ – NXB TT 2011.

Trả lời

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Đăng xuất /  Thay đổi )

Google photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google Đăng xuất /  Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Đăng xuất /  Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Đăng xuất /  Thay đổi )

Connecting to %s