Sứa bất tử là cách gọi loài sứa nhỏ Turritopsis dohrnii, rộng chỉ khoảng 4 đến 5 milimét, có khả năng mà chưa động vật nào khác được biết làm được trọn vẹn: khi bị thương, đói hay già yếu, con sứa trưởng thành có thể biến ngược về dạng polyp, tức giai đoạn "ấu thơ" bám đáy, rồi lớn lên thành sứa lần nữa. Về lý thuyết, chu trình này lặp lại không giới hạn, nên chúng được gọi là "bất tử về mặt sinh học".
Nhưng "bất tử" ở đây không có nghĩa là không chết. Ngoài biển, phần lớn sứa Turritopsis vẫn bị cá ăn, bị bệnh, bị trôi vào nơi không phù hợp. Điều đặc biệt là chúng không bắt buộc phải chết vì già. Bài này giải thích vòng đời bình thường của sứa, cách loài này "lật ngược" nó, và vì sao các nhà khoa học quan tâm.
Vòng đời bình thường của một con sứa
Để hiểu vì sao Turritopsis lạ, cần biết vòng đời thông thường của nhiều loài sứa. Nó có hai dạng chính, trông khác nhau đến mức người xưa từng tưởng là hai loài khác nhau. Dạng thứ nhất là polyp: một ống nhỏ bám vào đá hay vỏ sò dưới đáy, có xúc tu ở đầu, sống như một cây san hô tí hon. Polyp có thể nhân lên bằng cách nảy chồi, tạo thành cả một quần thể.
Đến lúc thích hợp, polyp tách ra những con sứa nhỏ bơi tự do, gọi là dạng medusa, chính là hình cái ô quen thuộc mà ta gọi là "con sứa". Sứa lớn lên, trưởng thành, phóng tinh trùng và trứng vào nước. Trứng thụ tinh thành ấu trùng bơi lội, ấu trùng bám xuống đáy và thành polyp mới. Vòng tròn khép lại.
Với hầu hết các loài, mũi tên này chỉ đi một chiều: polyp thành sứa, sứa sinh sản rồi chết. Sứa trưởng thành không thể quay về làm polyp, cũng như con bướm không thể chui lại vào kén thành sâu. Turritopsis dohrnii là ngoại lệ đáng kinh ngạc với quy luật đó.
Sứa "lùi" về tuổi thơ như thế nào
Quá trình đảo ngược được mô tả qua các thí nghiệm nuôi trong phòng. Khi gặp căng thẳng như bị thương, nước thay đổi nhiệt độ, thiếu thức ăn, con sứa trưởng thành có thể đi theo các bước sau:
- Sứa co lại, các xúc tu ngắn dần và tiêu đi, chiếc ô thu nhỏ.
- Cơ thể chìm xuống đáy và trở thành một khối tế bào tròn, trông như một cục mô không hình dạng, gọi là giai đoạn nang.
- Trong khối này, tế bào thay đổi chức năng: tế bào cơ, tế bào thần kinh của sứa chuyển thành những loại tế bào cần cho polyp. Hiện tượng này gọi là chuyển biệt hoá.
- Sau khoảng hai ba ngày, khối tế bào bám vào bề mặt và mọc ra ống polyp có xúc tu.
- Polyp phát triển thành quần thể rồi lại tách ra những con sứa mới. Những con sứa này mang bộ gen giống hệt con ban đầu.
Điểm mấu chốt là bước chuyển biệt hoá. Ở người và phần lớn động vật, tế bào đã chuyên hoá như tế bào cơ hay tế bào da hầu như không tự đổi thành loại khác. Muốn làm điều đó trong phòng thí nghiệm, các nhà khoa học phải dùng kỹ thuật tái lập trình tế bào phức tạp. Con sứa này làm tự nhiên với cả cơ thể.
Ai phát hiện và khoa học biết đến đâu
Câu chuyện bắt đầu cuối những năm 1980, khi Christian Sommer, một sinh viên ngành sinh học biển người Đức, thu thập loài sứa nhỏ này ở vùng biển Rapallo, nước Ý, và nuôi trong đĩa. Anh nhận thấy những con sứa không chết như dự kiến mà biến thành polyp. Các nhà khoa học Ý, trong đó có Ferdinando Boero và Stefano Piraino, nghiên cứu tiếp và công bố năm 1996 một bài báo có tên tạm dịch là "Đảo ngược vòng đời", chính thức đưa hiện tượng này vào giới khoa học.
Năm 2022, một nhóm nghiên cứu ở Tây Ban Nha công bố việc giải mã bộ gen loài Turritopsis dohrnii và so sánh với một loài họ hàng gần không có khả năng đảo ngược. Họ ghi nhận loài "bất tử" có nhiều bản sao hơn của những gen liên quan tới sửa chữa ADN và bảo vệ đầu mút nhiễm sắc thể, những vùng thường bị mòn dần khi tế bào già. Trong giai đoạn đảo ngược, các gen giúp tế bào trở lại trạng thái giống tế bào gốc được bật mạnh lên.
Tuy vậy, đây mới là bức tranh từng phần. Các nhà nghiên cứu nói rõ rằng chưa có một "gen bất tử" duy nhất, mà là nhiều cơ chế phối hợp. Việc nuôi sứa Turritopsis trong phòng thí nghiệm cũng rất khó, nên số người theo dõi được trọn vẹn nhiều chu kỳ đảo ngược liên tiếp không nhiều.
Những sinh vật "khó già" khác: so sánh để hiểu đúng
Turritopsis không phải sinh vật duy nhất có quan hệ lạ với tuổi già, nhưng mỗi loài "khó già" theo một cách khác nhau. Đặt cạnh nhau sẽ dễ thấy chữ "bất tử" được dùng lỏng lẻo thế nào:
| Sinh vật | Điều đặc biệt | Có thật sự bất tử không |
|---|---|---|
| Sứa Turritopsis dohrnii | Biến ngược từ sứa trưởng thành về polyp, làm lại vòng đời | Không chết vì già trong điều kiện thuận lợi, nhưng vẫn chết vì bị ăn, bệnh |
| Thuỷ tức (Hydra) | Polyp nước ngọt liên tục thay mới tế bào bằng tế bào gốc, hầu như không có dấu hiệu lão hoá trong các thí nghiệm theo dõi dài | Được coi là "lão hoá không đáng kể", vẫn chết vì môi trường |
| Cá mập Greenland | Lớn rất chậm, ước tính sống hàng trăm năm | Không, chúng vẫn già đi, chỉ rất chậm |
| Cây thông lông cứng (bristlecone) | Cá thể sống hơn 4.000 năm ở Mỹ | Không, chỉ là sống cực lâu |
| Tế bào HeLa | Dòng tế bào ung thư người nuôi cấy từ năm 1951, phân chia không giới hạn | Đây là tế bào, không phải sinh vật hoàn chỉnh |
Điểm chung của những trường hợp "khó già" là khả năng duy trì hoặc làm mới tế bào. Điểm riêng của Turritopsis là nó làm mới cả cơ thể bằng cách quay lại một giai đoạn sống trước đó, chứ không chỉ sửa chữa từng phần.
Vì sao sứa "bất tử" mà biển không đầy sứa
Nếu một loài không chết vì già, sao biển chưa bị chúng phủ kín? Câu trả lời là tuổi già vốn không phải nguyên nhân chết chính của sinh vật biển nhỏ. Một con sứa rộng vài milimét là món ăn của cá, của các loài sứa khác, của nhiều động vật lọc thức ăn. Nó cũng dễ bị nhiễm bệnh, bị sóng đánh vào nơi khô cạn, bị nước quá nóng hay quá lạnh.
Trong điều kiện tự nhiên, phần lớn cá thể Turritopsis có lẽ chết từ khi còn rất nhỏ, trước khi có dịp dùng đến khả năng đảo ngược. Khả năng này giống một tấm vé dự phòng: khi gặp điều kiện xấu, thay vì chết, con sứa có thể "rút lui" về dạng polyp bền hơn, chờ thời cơ.
Một điều thú vị khác: nhờ trôi theo tàu thuyền, nhất là nước dằn tàu, các loài sứa thuộc chi Turritopsis đã lan ra nhiều vùng biển trên thế giới. Một số nhà nghiên cứu từng gọi đây là cuộc "xâm chiếm thầm lặng", nhưng vì chúng quá nhỏ và không gây hại rõ rệt cho người, chuyện này ít được chú ý.
Điều sứa bất tử gợi ý cho nghiên cứu lão hoá và tái tạo
Vì sao các nhà sinh học quan tâm tới một con sứa nhỏ hơn hạt đậu? Vì nó là một "thí nghiệm tự nhiên" về câu hỏi lớn: tế bào đã chuyên hoá có thể quay lại trạng thái trẻ hơn không, và cơ thể kiểm soát quá trình đó thế nào. Năm 2006, nhà khoa học Nhật Bản Shinya Yamanaka chứng minh có thể biến tế bào da chuột thành tế bào giống tế bào gốc bằng cách bật bốn gen, công trình được trao giải Nobel năm 2012. Turritopsis làm một việc tương tự, nhưng tự nhiên, có trật tự và trên toàn cơ thể.
Nghiên cứu sứa giúp đặt câu hỏi so sánh: con sứa giữ cho tế bào không bị biến thành khối u ra sao khi tái lập trình hàng loạt như vậy? Ở động vật có vú, tái lập trình tế bào trong phòng thí nghiệm luôn đi kèm nguy cơ tế bào phát triển mất kiểm soát. Hiểu cách sứa giữ cân bằng có thể gợi ý hướng nghiên cứu về tái tạo mô và ung thư.
Tuy vậy, các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng con đường từ sứa tới y học cho người còn rất dài và không chắc chắn. Giá trị lớn nhất hiện nay là kiến thức cơ bản: mỗi loài sống lâu hay "khó già" cho thấy tự nhiên có nhiều cách khác nhau để đối phó với thời gian, và tuổi già không phải định mệnh giống nhau với mọi sinh vật.
Hiểu nhầm hay gặp về sứa bất tử
"Sứa bất tử sống mãi, có con đã sống hàng triệu năm." Không có con sứa cụ thể nào được theo dõi sống hàng nghìn năm. Khả năng bất tử là tiềm năng về mặt sinh học, không phải tuổi đo được. Chưa ai biết một dòng sứa có thể lặp lại chu trình bao nhiêu lần trong tự nhiên.
"Nghiên cứu sứa bất tử sẽ giúp người sống mãi." Đây là bước nhảy quá xa. Tìm hiểu cơ chế chuyển biệt hoá và sửa chữa ADN ở sứa có thể giúp hiểu thêm về tế bào gốc, lão hoá và tái tạo mô. Nhưng cơ thể người phức tạp hơn sứa rất nhiều, và không ai nghiêm túc hứa hẹn "thuốc trường sinh" từ hướng này.
"Mọi loài sứa đều bất tử." Không. Phần lớn các loài sứa có vòng đời một chiều và chết sau khi sinh sản. Khả năng đảo ngược được ghi nhận rõ nhất ở Turritopsis dohrnii; một vài loài sứa khác cũng có hiện tượng tương tự ở mức độ hạn chế.
"Sứa bất tử nguy hiểm vì sẽ phủ kín đại dương." Như đã giải thích, chúng vẫn chết vì kẻ săn mồi và bệnh tật. Kích thước tí hon và vị trí thấp trong chuỗi thức ăn khiến chúng không thể "chiếm" biển.
Câu hỏi thường gặp
Ở Việt Nam có sứa bất tử không?
Các loài trong chi Turritopsis đã được ghi nhận ở nhiều vùng biển ấm trên thế giới, nhưng việc xác định chính xác loài Turritopsis dohrnii cần phân tích kỹ. Chưa có tài liệu phổ biến nào khẳng định chắc chắn sự có mặt của đúng loài này ở biển Việt Nam, nên không nên tin những bài khẳng định suông.
Sứa bất tử có đốt người không?
Chúng có tế bào châm như mọi loài sứa, nhưng quá nhỏ, chỉ vài milimét, nên không gây hại đáng kể cho người. Các vụ sứa đốt khi tắm biển ở Việt Nam thường do những loài sứa lớn hơn, có xúc tu dài.
Một con sứa bất tử có thể đảo ngược bao nhiêu lần?
Trong một số thí nghiệm nuôi, các nhà nghiên cứu ghi nhận cùng một dòng sứa đảo ngược nhiều lần liên tiếp. Chưa có giới hạn nào được xác định, nhưng cũng chưa có đủ dữ liệu theo dõi dài hạn để nói chắc là vô hạn trong thực tế.
Con sứa mới sau khi đảo ngược có phải là con cũ không?
Về di truyền, các con sứa nảy ra từ polyp mang bộ gen giống hệt con ban đầu, giống như cành giâm từ một cây. Còn về cá thể, câu hỏi này giống một câu đố triết học: polyp có thể tạo ra nhiều con sứa cùng lúc, nên "con cũ" đã thành cả một nhóm bản sao.
Vì sao các nhà khoa học khó nghiên cứu sứa bất tử?
Sứa rất nhỏ, nhạy cảm với nhiệt độ, độ mặn và thức ăn, nên nuôi lâu dài trong phòng thí nghiệm khó. Chỉ một số ít phòng thí nghiệm trên thế giới duy trì được quần thể ổn định. Điều này làm chậm việc kiểm chứng và lặp lại thí nghiệm.
Chuyển biệt hoá khác tế bào gốc thế nào?
Tế bào gốc là tế bào chưa chuyên hoá, có thể phát triển thành nhiều loại. Chuyển biệt hoá là khi một tế bào đã chuyên hoá, ví dụ tế bào cơ, đổi thẳng sang loại khác. Ở sứa Turritopsis, cả hai quá trình có thể cùng tham gia trong giai đoạn đảo ngược.