Nghịch lý anh em sinh đôi trong sinh học
Sau một năm sống ngoài không gian, DNA của nhà du hành vũ trụ không còn giống với người anh em song sinh nữa.
Liệu đây có phải một ví dụ cho “nghịch lý anh em sinh đôi” nổi tiếng, giải thích bởi Thuyết tương đối?
Theo một báo cáo sơ bộ từ NASA công bố vào tháng 1, DNA của Scott Kelly đã biến đổi 7 % – không còn trùng khớp với người anh em song sinh cũng là phi hành gia (đã về hưu), Mark Kelly. Kết quả này là một phần của chương trình Nghiên cứu song sinh dài cả năm trời của NASA, tập trung vào lý giải làm thế nào mà du hành vũ trụ lại có thể tác động lên cơ thể con người.
Scott, người đã trở về Trái Đất được hai năm nay (anh về Trái Đất từ 1 tháng 3 năm 2016 và được theo dõi từ đó đến nay), vẫn có một lượng nhỏ cấu trúc di truyền giống với khi anh ở ngoài không gian.
Tiến sĩ Richard Wintle, phó giám đốc của Centre for Applied Genomics tại bệnh viện SickKids ở Toronto, nói rằng DNA của Scott không biến đổi nhiều đến thế, mà thực chất là sự bật tắt các yếu tố di truyền của một người trong một khoảng thời gian.
Quá trình nghiên cứu
Nghiên cứu đã theo dõi Scott trong suốt một năm anh ở ngoài vũ trụ, đồng thời theo dõi cả một năm của Mark ở Trái đất như là một đối chứng. Nghiên cứu đã đưa 10 nhóm nghiên cứu khác nhau quy tụ đến Mỹ, để tìm hiểu xem điều gì có thể diễn ra trong cơ thể con người khi đưa cơ thể đó lên không gian. Nghiên cứu này, theo NASA nhấn mạnh, là một “bước dậm đà cho sứ mệnh 3 năm đến Sao Hỏa” vào năm 2030.
Theo các nhà nghiên cứu, 93 % gen của Scott đã trở về “bình thường” sau khi tiếp đất, và 7 % còn lại vẫn có liên quan đến những thay đổi trong hệ thống miễn dịch, sửa chữa DNA, hệ thống hình thành xương, sự giảm hô hấp oxy và tăng carbonic trong mô.
Chris Mason, phó giáo sư tại Khoa Sinh lý học và Vật lý sinh học tại Weill Cornell Medicine, New York, nói rằng 7 % đó chính là “các gen không gian” của Scott.
Masson và nhóm của ông đã tập trung vào những biến đổi hóa học trong DNA và RNA của cặp song sinh và thấy rằng nhà du hành có “nhiều đột biến trong hệ gen hơn so với dự đoán.” Nghĩa là sao?
Tức là, bên cạnh những ảnh hưởng đã được ghi nhận nhiều về tác động của môi trường trọng lực thấp – như là teo cơ, giảm mật độ xương và giảm tầm nhìn, Scott cũng đã trải qua các tác động sức khỏe khác. “Bằng cách đo một số lượng lớn các sản phẩm chuyển hóa, cytokine và protein, các nhà nghiên cứu đã thấy rằng du hành vũ trụ có liên quan đến tình trạng thiếu hụt oxy, tăng hiện tượng viêm, và thay đổi đáng kể dưỡng chất nên làm ảnh hưởng đến biểu hiện gen…” các nhà nghiên cứu chỉ ra.
Đồng thời, báo cáo cũng chỉ ra một sự giảm nhẹ về tốc độ và độ chính xác khi Scott trải qua bài kiểm tra năng lực nhận thức, so với người anh em của mình.
Họ cũng bổ sung rằng khi Scott quay trở về Trái Đất, phần lớn những biến đổi sinh học trong cơ thể anh ấy mau chóng trở lại trạng thái trước khi du hành. Các thay đổi khác tốn hàng giờ hoặc vài ngày để bộc lộ ra, trong khi một số thay đổi khác chỉ xuất hiện sau 6 tháng.
Wintle nói rằng không bất ngờ khi một phần cấu trúc di truyền của Scott biến đổi trong không gian và cũng không có gì bất ngờ nếu một số đặc điểm khác vẫn được giữ nguyên kể cả khi sống trên ISS. Về 7 % khác biệt trong DNA, Wintle đưa ra một lý giải khả dĩ rằng “các gen không gian” vẫn chưa chịu trở về trạng thái “bình thường” chính là các gen được kích hoạt ngoài không gian và hiện nay vẫn đang trong quá trình tự sửa chữa để tái thích nghi.
Tóm lại, đây là một dẫn chứng tuyệt vời về khả năng thích nghi của cơ thể đối với môi trường sống, chứ không liên quan đến tính tương đối và đàn hồi của không – thời gian. Đây chỉ là một hiện tượng thuần túy sinh học.
Cần thêm nhiều nghiên cứu nữa
Wintle bổ sung rằng bởi vì kích cỡ mẫu của báo cáo này rất nhỏ – chỉ là sự so sánh Scott với Mark – cần phải quan sát điều này diễn ra trên các cặp song sinh khác.
NASA đang chuẩn bị để công bố báo cáo đầy đủ vào đầu năm nay, và cũng sẽ tập trung vào sức khỏe và tính an toàn của các nhà du hành trong thời gian thực hiện nhiệm vụ.
Nguồn: Sciencealert, global news
Nghịch lý anh em sinh đôi
Nhiều khả năng bạn đã nghe về Thuyết tương đối của Albert Einstein. Có thể bạn cũng từng nghe về Nghịch lý anh em sinh đôi. Nghịch lý này có thể diễn tả như sau: Giả sử ta có một cặp anh em sinh đôi. Người anh ở lại Trái Đất, còn người em thì bay vào vũ trụ với vận tốc gần bằng của ánh sáng. Đây là lúc để Einstein áp dụng lý thuyết nổi tiếng của mình. Ông nói rằng nếu người em càng di chuyển nhanh trong không gian thì anh ta sẽ càng di chuyển chậm trong thời gian. Hệ quả của việc này đó là dưới góc độ của mình, người anh sẽ thấy thời gian mà người em đang sống sẽ chậm hơn thời gian của người anh. Và khi người em trở về Trái Đất thì người anh đã già.
Bài viết cùng chuyên mục: “Vật chất tối” của sinh học và cơ chế tiến hóa
iceberg (tổng hợp)
tapchisinhhoc.com
No Responses