Bên trong tế bào giống sự sống của một thành phố?

Trong "Vũ điệu sự sống", Nick Lane sẽ giải mã làm thế nào “dòng năng lượng và vật chất đã tạo nên quá trình tiến hóa sự sống và thậm chí cả thông tin di truyền” thông qua chu trình Krebs - chu trình trung tâm của quá trình trao đổi chất, là cội nguồn của sự sống và diệt vong.

Sự sống

Từ vũ trụ xa xôi, Trái đất trông có màu xám và pha lê, xóa mờ màu xanh lục lam của sự sống. Hơn nữa, Trái đất được đan xen bởi các hình mẫu không đều với những đường nét hội tụ. Vùng trung tâm không có hình dạng cụ thể, ở đó những vết xước có vẻ sáng hơn.

Sự “tăng trưởng” này trông không có vẻ sống động, mặc dù nó đã mở ra theo một số đường nét, và có điều gì đó bám víu và ký sinh về nó. Trên khắp thế giới có hàng ngàn thứ như vậy, khác nhau về hình dạng và chi tiết, nhưng tất cả đều xám xịt, góc cạnh, vô cơ... trải rộng.

Vậy mà vào ban đêm chúng lại sáng lên, rực sáng trên bầu trời tối tăm, bỗng chốc thật đẹp đẽ. Có lẽ những vết hằn trên cảnh quan môi trường này đang sống ở một khía cạnh nào đó - có một dòng năng lượng được kiểm soát, phải có thông tin và một số hình thức trao đổi chất; một sự tuần hoàn của vật chất. Liệu chúng có đang sống?

Tất nhiên là không; chúng là những thành phố. Chúng ta biết chúng một cách sâu sắc từ bên trong, ngay cả khi hầu hết chúng ta biết rất ít về dòng năng lượng và vật chất chảy qua những thành phố này. Chúng ta biết đến chúng chủ yếu qua các công trình kiến trúc có thể nhìn thấy trên bản đồ. Nhưng một thành phố trống rỗng không có điện, không có dòng năng lượng, không có giao thông, không có đám đông chen lấn, là một nơi kỳ lạ, lạnh lẽo và giống như thành phố hậu tận thế. Chết chóc.

Sự sống trong mỗi tế bào vừa tinh tế vừa đồ sộ. Ảnh: Chemistry World.

Điều mang lại sức sống cho một thành phố là con người, sự di chuyển của họ từ nơi này sang nơi khác, cùng với dòng nguyên liệu duy trì sự tồn tại hằng ngày của chúng ta - điện, nhiệt, nước, khí đốt, nước thải. Sẽ không sai khi nói rằng một thành phố trở nên sống động nhờ dòng năng lượng và vật chất được kiểm soát theo cách này.

Đặt chiếc máy ảnh tua nhanh thời gian (time-lapse) trên một con phố đông đúc và chúng ta có thể cảm nhận được dòng chảy này, tuân theo những quy luật phức tạp đầy biến động mà chúng ta khó có thể đoán được.

Trong trí tưởng tượng của tôi, chúng ta có thể vượt lên trên khu đô thị và hình dung dòng chảy kết hợp này, vạch ra dòng chảy hỗn loạn của con người, ánh sáng và điện, tụ lại ở một số con phố, tản mác ở những cung đường khác, một số quận là nơi tập trung các hoạt động vui chơi nhộn nhịp, những nơi khác gần như im lìm cho đến tối khi những người đi làm trở về nhà và đèn bật sáng.

Chúng ta có thể vạch ra dòng chảy sinh động cho một thành phố. Chắc chắn, chúng ta có thể tưởng tượng một thành phố theo cách này, nhưng hầu hết tất cả những gì chúng ta chú ý đến là các tòa nhà. Kiến trúc thành phố.

Mỗi tế bào là một thành phố thu nhỏ. Nó cũng có nhiều tòa nhà, hoặc ít ra là các cấu trúc vật lý. Không giống các công trình kiến trúc của chúng ta, tế bào không bị chi phối bởi trọng lực, và thực sự được xây dựng theo không gian ba chiều. Nếu bạn thu nhỏ bản thân xuống kích thước của một phân tử, “cảnh quan thành phố” này sẽ khiến bạn choáng váng.

Các màng quét qua tầm nhìn của bạn: những bức tường uốn cong, linh hoạt, sà xuống trên đầu hoặc lao xuống bên dưới. Dòng xe cộ chạy qua những sợi cáp khổng lồ, trải dài ra mọi hướng. Kiểu giao thông bạn chưa từng thấy trước đây: những cỗ máy cơ khí tuyệt vời, những cỗ máy có kích thước bằng những tòa nhà, các piston quay vùn vụt nhanh hơn mức mắt thường có thể nhìn thấy. Thành trì vĩ đại của hạt nhân, trái tim của đô thị, thấp thoáng ở phía xa, cách bạn hàng dặm nhưng lại chiếm ưu thế trong tầm nhìn của bạn. Tất cả đều hối hả và nhộn nhịp.

Không giống bất kỳ thành phố nào của con người, những bức tường rộng lớn tự di chuyển, gắn kết và lại phân tách. Thu nhỏ lại, và toàn bộ thành phố của tế bào có thể thay đổi hình dạng và di chuyển xung quanh, lắp ráp lại các cấu trúc bên trong của nó trong quá trình này. Từ đây, qua kính hiển vi, chúng ta có thể quan sát hoạt động trao đổi chất qua tế bào, được thắp sáng bằng thuốc nhuộm huỳnh quang giống như một thị trấn về đêm, đủ màu đỏ, xanh lam và xanh lục.

Tuy nhiên, tất cả những gì tôi vừa mô tả đều là những tòa nhà, những cấu trúc của tế bào. Chúng ta có thể hình dung thành phố tuyệt vời này có quy mô chưa đến một phần ngàn millimet; chúng ta có thể hình dung chuyển động của các bộ phận của tế bào mà trước nay chưa từng có. Nhưng, tế bào vẫn vô cùng sống động ở quy mô nhỏ hơn.

Ngay cả những kính hiển vi hiện đại nhất cũng không thể phân biệt được dòng năng lượng và vật chất từng khoảnh khắc tạo nên sự sống, những thay đổi không ngừng biến đổi các phân tử nhỏ trong một phần triệu giây, và khoảng cách dưới một phần triệu millimet. Sâu bên trong những cấu trúc chuyển động kỳ diệu này, dòng năng lượng và vật chất vẫn vô hình, khó tưởng tượng hệt như những hạt electron không ngừng nghỉ cung cấp năng lượng cho các khu đô thị và con người sống bên trong đó.

Có lẽ vì lý do đó mà chúng ta có xu hướng đánh giá thấp tầm quan trọng của nó đối với sự sống.