Buzz
Một nghiên cứu gần đây đã thách thức quan niệm cho rằng tiến hóa là hoàn toàn ngẫu nhiên. Phát hiện này không chỉ cung cấp cái nhìn mới về quá trình tiến hóa mà còn có thể mở ra những giải pháp quan trọng cho các vấn đề toàn cầu như kháng kháng sinh, dịch bệnh và biến đổi khí hậu.
Thách thức với quan niệm truyền thống
Thuyết tiến hóa qua chọn lọc tự nhiên đã lâu là nền tảng vững chắc trong sinh học, giải thích sự phát triển và thay đổi của các loài theo thời gian. Tuy nhiên, nghiên cứu mới cho thấy tiến hóa không hoàn toàn là ngẫu nhiên như ta từng nghĩ. Theo nghiên cứu, quá trình tiến hóa của bộ gen không chỉ chịu ảnh hưởng của các yếu tố ngẫu nhiên hay lịch sử mà còn có thể bị định hình bởi những yếu tố đã tồn tại trong quá khứ tiến hóa của nó.
Giáo sư James McInerney từ Trường Khoa học Đời sống của Đại học Nottingham cho biết: 'Nghiên cứu này không chỉ thay đổi cách chúng ta hiểu về tiến hóa mà còn mở ra những khả năng mới trong sinh học tổng hợp, y học và sinh thái học.'
Thuyết tiến hóa qua chọn lọc tự nhiên đã được thử nghiệm và chứng minh bằng cơ sở khoa học, nhưng điều đó không có nghĩa là chúng ta không còn gì mới để học về cách sự sống phát triển và thay đổi theo thời gian.
Có thể khẳng định rằng thuyết tiến hóa không hoàn toàn là một quá trình ngẫu nhiên, mà là sự kết hợp giữa yếu tố ngẫu nhiên và quy luật. Sự ngẫu nhiên tạo ra sự đa dạng, trong khi quy luật (chọn lọc tự nhiên) định hình sự tiến hóa theo hướng thích nghi với môi trường.
Nhiều người hiểu lầm rằng 'ngẫu nhiên' có nghĩa là 'không có mục đích'. Tuy nhiên, tiến hóa không phải là một kế hoạch trước đó, mà là kết quả của quá trình chọn lọc liên tục.
Nghiên cứu mang tính cách mạng
McInerney và nhóm của ông đã áp dụng một kỹ thuật học máy gọi là Random Forest để phân tích pangenome – tập hợp tất cả các chuỗi DNA của một loài cụ thể. Họ đã phân tích 2.500 bộ gen đầy đủ từ một loại vi khuẩn, sử dụng hàng trăm nghìn giờ xử lý máy tính để tạo ra các 'họ gen' từ mỗi gen trong từng bộ gen.
Maria Rosa Domingo-Sananes từ Đại học Nottingham Trent cho biết: 'Nhờ phương pháp này, chúng tôi có thể so sánh các bộ gen tương tự và phát hiện ra rằng có những họ gen không bao giờ xuất hiện trong bộ gen nếu một họ gen khác đã hiện diện'.
Kết quả nghiên cứu đã tiết lộ một 'hệ sinh thái vô hình' của các gen, trong đó một số gen tương tác hợp tác hoặc cạnh tranh với nhau. Những tương tác này làm cho một số khía cạnh của tiến hóa trở nên có thể dự đoán được, và quan trọng hơn, các nhà khoa học hiện có công cụ để đưa ra những dự đoán này.
Sự sống trên Trái Đất tiến hóa dần dần từ một tổ tiên chung. Quá trình này chủ yếu được thúc đẩy bởi hai yếu tố chính: Biến dị - các đột biến ngẫu nhiên trong DNA tạo ra sự đa dạng về đặc điểm giữa các cá thể; Chọn lọc tự nhiên - những cá thể có đặc điểm phù hợp hơn với môi trường sẽ có khả năng sống sót và sinh sản cao hơn, truyền lại các gen có lợi cho thế hệ sau.
Ứng dụng trong y học và sinh thái học
Theo Tiến sĩ Alan Bevan từ Đại học Nottingham, phát hiện này có thể mang lại bước đột phá quan trọng trong y học, đặc biệt là trong việc chống lại tình trạng kháng kháng sinh. 'Chúng ta có thể bắt đầu nghiên cứu các gen nào 'duy trì' tình trạng kháng kháng sinh và từ đó, hướng đến việc nhắm mục tiêu không chỉ vào các gen kháng kháng sinh mà còn vào những gen cơ bản khác,' ông cho biết.
Những phát hiện này cũng có thể được ứng dụng trong việc thiết kế các cấu trúc di truyền mới, từ đó phát triển các loại thuốc hoặc vắc-xin tiên tiến. Điều này mở ra một chân trời mới trong y học tổng hợp, nơi các nhà khoa học có thể thiết kế bộ gen tổng hợp và phát triển các phương pháp thao tác vật liệu di truyền một cách có thể dự đoán.
Ngoài ra, những phát hiện này còn có ý nghĩa quan trọng trong sinh thái học, đặc biệt là trong việc thiết kế vi sinh vật có khả năng cô lập carbon hoặc phân hủy chất ô nhiễm, góp phần vào cuộc chiến chống biến đổi khí hậu.
Các đột biến xảy ra một cách ngẫu nhiên và không nhằm hướng tới một đặc điểm cụ thể nào. Trong quá trình sinh sản, các gen kết hợp ngẫu nhiên, tạo ra vô số biến thể di truyền. Tuy nhiên, chọn lọc tự nhiên là một quá trình có quy luật, luôn ưu tiên những cá thể thích nghi tốt hơn, trong đó môi trường đóng vai trò như một 'lưới lọc', loại bỏ các cá thể không phù hợp và giữ lại những cá thể có lợi.
Nghiên cứu này, được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), không chỉ thay đổi cách chúng ta hiểu về sự tiến hóa mà còn mở ra nhiều khả năng ứng dụng trong y học và sinh thái học. Những phát hiện này không chỉ giúp chúng ta đối phó với các thách thức hiện tại mà còn mở ra nhiều cơ hội cho tương lai, từ việc chống kháng kháng sinh đến bảo vệ môi trường.
