Vì sao không thể đơn giản nhân bản voi ma mút từ xác đông lạnh như cừu Dolly?

Năm 1901, xác voi ma mút Berezovka được tìm thấy bên một con sông ở Siberia, vẫn còn một phần thịt và những túm lông nâu. Vẻ ngoài ấy dễ gợi ra một quy trình tưởng như quen thuộc: lấy tế bào, áp dụng kỹ thuật từng tạo ra cừu Dolly rồi chờ một con voi ma mút chào đời. Trở ngại nằm ngay ở bước đầu tiên. Băng giá có thể giữ hình dáng của mô nhưng không bảo đảm còn một tế bào với bộ DNA nguyên vẹn để chuyển vào trứng. Nhân bản cần vật liệu sinh học có thể vận hành, chứ không chỉ cần những dấu tích đủ rõ để nhận diện loài vật. [1]

Xác đông lạnh đã bảo tồn được những gì?

Các xác voi ma mút ở Siberia cho thấy băng giá có thể làm chậm đáng kể quá trình phân hủy. Từ những mẫu được bảo quản tốt, giới nghiên cứu nhận biết lớp lông dày, bướu dự trữ mỡ trên lưng và một số đặc điểm sinh học khác. Tuy nhiên, sự nguyên vẹn nhìn thấy bằng mắt chủ yếu thuộc về hình dạng của da, lông, cơ hoặc những cấu trúc lớn. Nó không cho biết các thành phần nhỏ bên trong tế bào còn đủ nguyên vẹn để tham gia quá trình phát triển của một phôi hay không. [1]

Có thể hình dung DNA như nội dung của một bộ sách hướng dẫn rất dài. Với mô cổ, người ta có thể đọc được nhiều mảnh câu và dùng chúng để nghiên cứu, nhưng nhân bản đòi hỏi một bản chỉ dẫn đầy đủ, được sắp xếp trong nhân tế bào theo cách có thể hoạt động. Một xác còn lông và thịt vì thế vẫn có thể chỉ cung cấp các đoạn DNA rời rạc. Hai dạng “được bảo tồn” này phục vụ những mục đích khác nhau: một bên giúp tìm hiểu con vật, bên kia phải đủ sức khởi động sự hình thành cơ thể mới. [1]

Dolly đã được tạo ra từ điều kiện nào?

Dolly ra đời năm 1996 bằng kỹ thuật chuyển nhân. Nhân chứa DNA vốn có của một tế bào trứng được lấy ra và thay bằng nhân của con vật cần nhân bản. Trứng nhận nhân mới sau đó được kích thích phát triển thành phôi rồi đưa vào tử cung của con cái mang thai hộ. Quy trình này không bắt đầu từ một chuỗi DNA được ghi lại trên máy tính, mà từ một nhân tế bào thích hợp, trong đó vật liệu di truyền vẫn được tổ chức để có thể tham gia vào quá trình phát triển. [1]

Khác biệt đó giải thích vì sao thành công với Dolly không thể tự động áp dụng cho voi ma mút. Kỹ thuật chuyển nhân thay phần nhân của trứng bằng một nhân khác; nó không có nhiệm vụ ghép vô số đoạn DNA cổ thành nhiễm sắc thể hoàn chỉnh. Dolly chứng minh một tế bào phù hợp có thể cung cấp vật liệu cho nhân bản. Trường hợp voi ma mút đặt ra một bài toán sớm hơn nhiều: liệu còn tìm được một tế bào mang trọn bộ DNA có thể sử dụng hay không. Bài viết của Science History Institute năm 2014 đánh giá khả năng ấy là rất thấp. [1]

Trường hợp dê núi Pyrenean nói lên điều gì?

Dê núi Pyrenean là ví dụ gần hơn với ý tưởng đưa một loài tuyệt chủng trở lại. Tế bào của cá thể cuối cùng được lấy và đông lạnh trước khi nó chết vào năm 2000. Một nhóm tại Tây Ban Nha dùng những tế bào này cho kỹ thuật chuyển nhân. Sau nhiều lần cấy phôi trong sáu năm, một con non ra đời năm 2009, nhưng phổi bị dị dạng và nó sống chưa đầy mười phút. Sự kiện cho thấy việc tạo ra con non không đồng nghĩa với việc tạo được một cá thể khỏe mạnh. [1]

Điểm quyết định là các tế bào dê núi đã được thu từ con vật còn sống và bảo quản có chủ đích. Vật liệu ấy khác căn bản với mô voi ma mút đã nằm trong tự nhiên qua thời gian rất dài. Dù có nguồn tế bào thuận lợi hơn, quy trình vẫn trải qua nhiều lần cấy phôi và kết thúc bằng một con non không thể sống lâu. Trường hợp này vì thế không cung cấp lối tắt cho voi ma mút; nó chỉ cho thấy mỗi bước, từ chất lượng tế bào đến sự phát triển của thai, đều có thể làm kế hoạch thất bại. [1]

Một bộ gene được ghép lại có tạo thành phôi không?

DNA từ nhiều xác voi ma mút có thể được đọc rồi dùng để xây dựng bộ gene tham chiếu. Năm 2014, Science History Institute cho biết một nhóm tại Đại học Bang Pennsylvania đã giải trình tự khoảng 70% bộ gene bằng cách kết hợp các mảnh DNA từ nhiều cá thể đông lạnh. Đây là thành quả hữu ích để nghiên cứu thông tin di truyền, nhưng con số ấy phản ánh tình trạng công nghệ được mô tả vào năm 2014, không phải cập nhật về tiến bộ hiện nay. Quan trọng hơn, bản trình tự kỹ thuật số chưa phải là một nhân tế bào có thể đưa thẳng vào trứng. [1]

Việc dùng mảnh DNA của nhiều cá thể còn cho thấy bộ gene tham chiếu không nhất thiết là bản sao trọn vẹn của một con voi ma mút từng sống. Ngay cả khi xác định được thứ tự của toàn bộ chuỗi DNA, vẫn còn khoảng cách giữa việc biết thông tin và khiến thông tin ấy hoạt động trong tế bào. Các đoạn phải trở thành những nhiễm sắc thể được tổ chức phù hợp, rồi phối hợp với môi trường bên trong trứng để phôi phát triển. Đó là một bài toán khác với giải trình tự và sắp xếp các mảnh gene. [1]

Vì sao một phôi vẫn chưa đủ để phục hồi loài?

Nếu có được vật liệu di truyền phù hợp, phôi voi ma mút vẫn cần trứng và cơ thể mang thai hộ từ một loài họ hàng đủ gần, nhiều khả năng là voi hiện đại. Bài viết năm 2014 lưu ý rằng hiểu biết về sinh sản của voi khi ấy còn hạn chế và chưa có trường hợp thu trứng voi cái thành công cho quy trình này. Những nhận định đó cần được hiểu là đánh giá tại thời điểm bài viết xuất bản. Dù kỹ thuật sau này có tiến bộ, các yêu cầu về trứng, sự tương thích của phôi và một thai kỳ bình thường vẫn là những khâu riêng biệt. [1]

Một số hướng được nêu trong bài viết là đưa gene đặc trưng của voi ma mút vào DNA voi hoặc chọn lọc voi qua nhiều thế hệ để tạo ra các đặc điểm giống voi ma mút. Kết quả, nếu đạt được, sẽ là động vật mang một số đặc điểm gần với loài cổ, không phải bản sao của một cá thể từng bị đóng băng. Và ngay cả một con non khỏe mạnh cũng chưa làm cả loài trở lại: một quần thể bền vững còn cần khả năng sinh sản, đa dạng di truyền và môi trường sống phù hợp. Xác đông lạnh vì thế là kho thông tin quý, nhưng không phải một bản sao sinh học chỉ chờ được khởi động lại. [1]