Tại sao chúng ta lại già đi? (Phần 1)

Già đi, hay quá trình lão hóa (senescence) tức là quá trình cơ thể yếu dần đi theo tuổi tác mà theo quan niệm phương Đông được gói gọn trong sinh, lão, bệnh, tử. Quá trình này xảy ra do nhiều yếu tố tác động (từ di truyền, môi trường,…) và là khác nhau giữa mỗi cá thể. Bởi mong muốn được thống trị và trường tồn của loài người cho nên từ xa xưa đây đã là một đề tài nhận được rất nhiều quan tâm và nghiên cứu, những vị vua, hoàng đế hay những nhà tài phiệt đều đem trong mình mong muốn được trường sinh. Vậy thật sự thì tại sao quá trình này lại xảy ra? Trong bài viết dưới đây mình xin phép đuộc giải thích theo một trong các yếu tố tham gia vào quá trình trên - di truyền học.

Theo mô hình được tìm ra bởi Francis Crick và James Watson thì ADN (trong bài viết này tôi đề cập tới sinh vật nhân thực, trong đó có con người chúng ta) có dạng chuỗi xoắn kép, được cấu thành từ các đơn phân có tên là nucleotit và giữa chúng hình thành các liên kết với nhau giúp duy trì cấu hình trên. Về cơ bản, ADN có 4 loại nucleotit bao gồm: A, T, G và X; mỗi Nu được cấu thành từ một đường 5 carbon, base nitơ (sự khác biệt của nhóm này dẫn tới các loại nu khác nhau) và một photphat. Trong đó các nhà khoa học thương gọi đầu Phosphat là đầu 5’ (do liên kết với Carbon số 5) và nhóm 3’OH của đường là đầu 3’ (do liên kết với Carbon số 3). Đây sẽ là điểm quan trọng ở phần sau nên các bạn để ý giùm nha.

Trong quá trình nhân đôi xảy ra ở hầu hết ở mọi tế bào trong cơ thể (Tôi nói là hầu hết vì một số tế bào trong suốt cả vòng đời không xảy ra nhân đời, ví như tế bào tim và tế bào thần kinh), sẽ có sự tham gia của một số thành phần quan trọng mà các bạn cần nhớ sau đây:

ADN gồm hai mạch đơn, được gọi là mạch khuôn (mạch có chiều 3’→5’, tức đầu là 3’OH, đuôi là 5’carbon) và mạch bổ sung (mạch chiều 5’-3’, tức đầu là 5’carbon và đuôi là 3’OH). Hãy hiểu quá trình nhân đôi là việc bạn copy paste hai mạch đơn này thành hai mạch đơn mới. Tên kĩ thuật viên đảm nhận việc này chính là ADN polymerase nhưng ngoài tính cần cù, chính xác thì hắn lại có một yếu điểm đó là chỉ có thể bổ sung mạch mới theo chiều 5’→ 3’, nói đơn giản là hắn chỉ có thể bắt đầu công việc khi đã có sẵn đầu 3’OH để gắn tiếp đầu 5’ vào.

Chỗ này sẽ hơi rối một chút nên mình sẽ minh họa một chút cho các bạn, như đã nói ở trên tên kĩ thuật viên mang tên ADN polymerase trên kia chỉ có thể bắt đầu công việc khi đã có đầu 3’OH cho nên hắn cần một đoạn “mồi” trước, đoạn này có bản chất là ARN và vai trò chính là cung cấp đầu 3’ cho ADN polymerase có thể thực hiện vai trò sinh học (sự khác nhau giữa ADN và ARN mình sẽ đề cập ở lần sau), khi đã có người đặt viên gạch đầu tiên rồi thì hắn ta mới bắt đầu công việc của mình. Ở trên mạch khuôn (tức 3’→5’) thì mạch copy của chúng sẽ là 5’→3’ (cùng chiều làm việc của ADN polymerase) cho nên hắn sẽ làm việc liên tục, không phải nghĩ ngợi và chỉ cần duy nhất một đoạn mồi. Thế nhưng vấn đề khó khăn hơn xảy đến trên mạch bổ sung.

Nếu đọc đến đây mình làm các bạn thấy nghi hoặc và vội kiếm lại bộ sách sinh học 12 để kiểm tra lại thông tin trên thì nhiều khả năng là các bạn sẽ phải thất vọng vì không có nội dung này đâu. Tiện tay, bạn tìm luôn xem trong sách có nhắc đến từ “Telomere” Thay không và câu trả lời cũng tương tự là không.

Nhưng thật sự đây không phải mội thuật ngữ xa lạ, hiểu đơn giản thì telomere là các đoạn đầu mút của nhiễm sắc thể, chúng ta thường nhớ tới chúng vì vai trò trong quá trình nhân đôi tế bào cụ thể là tham gia vào việc bám dính các sợi phân ly nhưng thực ra tầm quan trọng của nó lại lớn hơn như thế rất nhiều.

Trong tế bào, các Telomere này sẽ như một dấu truyền tin. Khi Telomere ngắn dần đi đạt tới một giới hạn nhất định, các tín hiệu sẽ được phát đi rằng tế bào này đã không còn khả năng nhân đôi nữa và quá trình chết tế bào theo chu trình (programmed cell death) được khởi động. Vì vậy, các tế bào chỉ có thể nhân đôi trong một số lần nhất định, giới hạn này được gọi tên là Hayflick limit, thông thường ở người con số này rơi vào khoảng 40-60.