Đề tài sinh học Chức năng tế bào gốc ở tế bào thường của thực vật

Chức năng tế bào gốc ở tế bào thường của thực vật
[16/02/2009 - Sinh học Việt Nam]
Những tế bào thông thường có khả năng thay thế những cơ quan bị mất ở
thực vật – một chức năng được cho là chỉ có ở tế bào gốc – các nhà nghiên
cứu tại Trung tâm bộ gen và hệ thống sinh học thuộc Đại học New York và
Đại học Utrecht tại Hà Lan đã phát hiện. Những phat hiện này, cho thấy
một số vai trò của tế bào gốc trong việc tái tạo cơ quan có thể được chia sẻ
bởi các loại tế bào khác, được công bố trên số mới nhất của tạp chí Nature.
Tế bào gốc có hai thuộc tính cơ bản: chúng có thể tự làm mới bản thân và chúng có thể tái tạo những loại tế
bào chuyên dụng khác. Những tính năng này biến chúng thành phương tiện tái tạo, tạo ra tế bào mới để thay
thế những cơ quan và mô bị mất. Những hiện tượng này thẩy rất rõ ở thực vật, chúng có thể tự mọc lại cành
và rễ. Trung tâm của hoạt động tế bào là đó là hốc tế bào gốc, nơi tế bào gốc được chỉ dẫn để thực hiện
những chức năng tái tạo và làm mới này.
Tuy nhiên, vẫn chưa rõ mức độ quan trọng của hốc tế bào gốc đối với sự phát sinh cơ quan – việc xây dựng
và tái xây dưng các cơ quan.
Các nhà khoa học nghiên cứu cây Arabidopsis thaliana. Loài thực vật này là ứng cử viên sáng giá cho
nghiên cứu vì các nhà nghiên cứu trước đây đã hận biết tất cả những gen thể hiện trong một tế bào riêng lẻ
của nó, cho phép theo dõi nhân dạng tế bào khi chúng phục hồi.
Arabidopsis thaliana: Trái, giai đoạn sinh dưỡng, trước khi nở hoa và phát triển thân hoa. Trung tâm: một
cây trưởng thành với bộ hoa/hạt giống đầy đủ. Phải: Hoa, thân hoa và hạt giống. (Ảnh: INRA 2003/Đại học
New York).
Trong nghiên cứu, các nhà nghiên cứu cắt bỏ đầu rễ của cậy, do đó cắt bỏ hốc tế bào gốc, rồi kiểm tra nhân
dạng tế bào bằng cách đo tất cả các hoạt động gen. Những kết quả cho thấy tế bào gốc quay trở lại khá muộn
khi tái tạo sau khi các tế bào khác đã được thay thế. Các nhà nghiên cứu sau đó sử dụng cây đột biến mà hốc
tế bào gốc đã không hoạt động để khẳng định quan sát của họ. Bất chấp sự thiếu vắng hốc tế bào gốc, những
tế bào thông thường của cây vẫn hoạt động để tái tạo tất cả các mô chính hình thành nên đầu rễ - quá trình
bắt đầu vài giờ sau khi đầu rễ bị cắt bỏ.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu phát hiện rằng thực vật không có hốc tế bào gốc hoạt động không thể tái tạo
sinh trưởng bình thường, cho thấy các tế bào khác không thay thế tất cả chức năng của tế bào gốc.
Các nhà khoa học gần đây cho biết việc bắt buộc tế bào không phải tế bào gốc ở động vật có vú thể hiện một
số gen có thể chuyển hóa những tế bào này thành tế bào gốc – quá trình được biết đến với tên gọi “tái lập

trình”. Năm 2008 một người cứu trên tờ Nature được thực hiện tại Học viện tế bào gốc Harvard đã tái tạo tế
bào tuyến tụy ở chuột thành một loại tế bào tạo ra insulin mà không cần sự trợ giúp của tế bào gốc. Trong
nghiên cứu của NYU-Utrecht, các nhà nghiên cứu tìm cách xác định liệu toàn bộ cơ quan có tái tạo ở thực
vật không có tế bào gốc.
Kenneth Birnbaum, giáo sư sinh vật học tại NYU, phòng thí nghiệm của ông thực hiện nghiên cứu, cho biết:
“Bạn có thể nghĩ về những phát hiện này như một sự tái lập trình của cơ quan mà không cần đến hốc tế bào
gốc. Đây là trường hợp cảu sinh vật có thể thực hiện sự tái lập trình này một cách tự nhiên. Đó có thể là lý
do tại sao thực vật rất giỏi tái tạo những bộ phân cơ thể của mình”.
Nghiên cứu được Học viện Y tế quốc gia tài trợ.
Tạo tinh trùng từ tế bào gốc
[14/05/2009 - Sinh học Việt Nam]
Các nhà khoa học thuộc ĐH Khoa học tự nhiên TP HCM đã thành công
trong việc nuôi cấy tế bào mầm tinh trùng của chuột thành tinh trùng mở ra
triển vọng điều trị vô sinh ở nam giới.
Công trình nói trên do các nhà khoa học Phan Kim Ngọc, Phạm Văn Phúc, Trương Định và Huỳnh Thị Lệ
Duyên thực hiện.
100 tế bào mầm thu được 46 tế bào tinh trùng
Theo thạc sĩ Phan Kim Ngọc, nhóm đã lấy một mảnh mô nhỏ trên tinh hoàn chuột để thí nghiệm. Chuột
dùng để thí nghiệm là những con chuột trưởng thành, có khả năng sinh sản và trọng lượng từ 18g trở lên.
“Sau khi thực hiện quá trình này, chúng tôi đã thu nhận được một số tế bào mầm sinh dục. Khi đã thu nhận
được những tế bào mầm sinh dục này, chúng tôi tiếp tục đưa vào phòng thí nghiệm. Thực hiện nuôi các tế
bào đó và lần lượt sử dụng nhiều tác nhân, hóa chất để thử khả năng biệt hóa của các tế bào này”.
Qua nhiều lần thử nghiệm kéo dài trong thời gian hơn hai năm, các nhà khoa học đã thành công khi tìm
được một số hóa chất quan trọng có tác động tích cực đến quá trình biệt hóa của tế bào mầm thành tinh
trùng, trong đó có hormone FSH và testosteron.
Khi nuôi cấy trong môi trường đặc biệt của phòng thí nghiệm, tỉ lệ thành công đạt cao nhất 46,33%, nghĩa là
cứ lấy 100 tế bào mầm cho nuôi cấy và biệt hóa thì sẽ thu được khoảng 46 tế bào tinh trùng. Theo các thành
viên tham gia nghiên cứu, tỷ lệ này là khá cao trong hỗ trợ sinh sản, có thể thụ tinh với trứng để phát triển
thành phôi trong ống nghiệm.
Các kỹ thuật viên tiến hành thí

nghiệm tại phòng thí nghiệm
tế bào gốc thuộc ĐH Khoa học
Tự nhiên TP HCM.
Triển vọng điều trị vô sinh ở người
Kết quả thử nghiệm thành công nói trên đang mở ra cơ hội trong việc ứng dụng phục vụ cho con người, và
hơn hết là có thể điều trị cho những trường hợp đàn ông không có tinh trùng dẫn đến vô sinh.
Theo tiến sĩ Trần Linh Thước, Hiệu phó ĐH Khoa học Tự nhiên TP HCM, "Triển vọng thành công của
phương pháp này là rất cao, vì thế giới đã có một số nước như Mỹ, Anh, Nhật… cũng đã áp dụng thành
công bằng phương pháp này. Tuy nhiên để có thể áp dụng thành công trên người cần rất nhiều thời gian
cũng như kinh phí để nhóm nghiên cứu thực hiện”.
Thạc sĩ Phan Kim Ngọc cho biết, từ tháng 9/2008, nhóm nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm cho các tinh
trùng biệt hóa từ tế bào mầm vào thụ tinh trong ống nghiệm để tạo ra chuột con. Dự kiến công đoạn này mất
từ 12 đến 18 tháng, khoảng cuối năm tới 2009 sẽ có kết quả.
Hiện, nhóm các nhà khoa học nói trên đang phối hợp cùng Bệnh viện Từ Dũ TP HCM tiến hành phác thảo
các dự án xin phép tiến hành thí nghiệm kết quả nói trên đối với người. Nếu dự án này được thông qua và
tiếp tục thành công thì cơ hội điều trị vô sinh cho đàn ông không có tinh trùng hoặc tinh trùng không đủ khả
năng sinh thụ thai là rất lớn.
Nhân bản tế bào mầm từ noãn của thỏ và tế bào người
[16/01/2006 - Sinh học Việt Nam]
Các nhà khoa học thuộc trường ĐH King's College ở Luân Đôn, Anh vừa
thông báo ý định nhân bản tế bào mầm từ noãn của thỏ và nhân tế bào
người.
Giáo sư Chris Shaw, phụ trách nhóm nghiên cứu khẳng định “những tế bào mầm này lấy từ thỏ nhưng được
điều khiển bởi ADN người và chỉ được sử dụng trong khuôn khổ nghiên cứu phát triển tế bào gốc và những
bệnh về gen”.
Theo luật pháp Anh, các tế bào mầm không được phát triển quá 14 ngày và không được cấy vào nuôi trong
tử cung của phụ nữ. Vì thế giáo sư Shaw cho biết muốn tìm những nguồn thay thế để sản sinh ra noãn.
“Khả năng sinh sản dồi dào của thỏ là một điều rất thú vị, chúng ta có thể chuyển nhân các tế bào ở người
vào các noãn của thỏ”, ông giải thích. “Về khía cạnh pháp lý, hiện tại vẫn chưa rõ ràng, nhưng có một vài
điều chúng tôi muốn tranh luận với Cơ quan sinh sản và tế bào mầm (HFEA) và hy vọng được sự cho phép”.

Giáo sư Shaw và những đồng nghiệp ở trường King's College có thoả thuận hợp tác với nhóm giáo sư Ian
Wilmut, viện Roslin Institute d'Edinbourg, Scotland để nhân bản tế bào mầm ở nguời nhằm mục đích điều
trị bệnh. Giáo sư Wilmut chính là cha đẻ của con vật nhân bản đầu tiên trên thế giới, cừu Dolly vào năm
1996.
Nhưng việc thiếu noãn đã làm cho việc nghiên cứu của họ gặp rất nhiều khó khăn. Hiện tại, nguồn duy nhất
của họ là những noãn bị bỏ trong quá trình thụ tinh trong ống nghiệm.
Giáo sư Shaw cho biết những thí nghiệm trong việc pha trộn ADN của người và noãn của thỏ đã được nhóm
giáo sư Sheng Huizhen thuộc trường đại học y học số hai của Thượng Hải Trung Quốc thực hiện vào năm
2004.
Đông lạnh phôi động vật -
Ảnh: AFP
Nhóm này khẳng định rằng đã tạo ra được hơn 100 phôi sống tương thích với giai đoạn phát triển của phôi
giai đoạn đầu (từ năm đến bảy ngày tuổi ở người).
Cho đến nay, ở Anh chỉ có nhóm giáo sư Miodrag Stojkovic, Viện di truyền thuộc trường Đại học
Newcastle đã thành công trong việc tạo ra phôi nhân bản vào tháng 5-2005.
Nobel Sinh lý học và Y học 2007
[10/10/2007 - Sinh học Việt Nam]
Hội đồng xét giải Nobel tại viện Karolinska Thụy Điển hôm nay quyết định
trao giải Nobel Sinh lý học và Y học 2007 cho Mario R. Capecchi, Martin
J. Evans và Oliver Smithies về những khám phá ra "nguyên lí tạo biến đổi
gene đặc hiệu ở chuột bằng cách sử dụng các tế bào nguồn tạo phôi"
(principles for introducing specific gene modifications in mice by the use of
embryonic stem cells).
Tóm tắt
Những người đoạt giải Nobel năm nay đã thực hiện một loạt các khám phá nền tảng liên quan tới tế bào
nguồn tạo phôi (ES cells) và tái tổ hợp DNA ở động vật có vú. Những khám phá của họ đã tạo ra một kĩ
thuật ưu việt được gọi là "định hướng gene" (gene targeting) ở chuột. Hiện tại nó đang được ứng dụng trong
hầu hết các lĩnh vực của y sinh học - từ nghiên cứu cơ bản đến sự phát triển các liệu pháp mới.
Định hướng gene thường được sử dụng để làm bất hoạt một gene đơn lẻ. Những thí nghiệm "bất hoạt"
(knockout") gene như thế đã và đang giải thích vai trò của số lớn các gene trong quá trình phát triển phôi,

sinh lý phát triển, lão hóa và bệnh tật. Đến hôm nay, trên mười ngàn gene chuột (xấp xỉ một nửa số gene
trong hệ gene động vật có vú) đã có thể bị bất hoạt. Những nỗ lực quốc tế nhằm tạo ra ngân hàng chuột bị
"bất hoạt" với tất cả các gene có thể trở thành hiện thực trong một tương lai gần.
Bằng phương pháp định hướng gene, hiện nay người ta có thể tạo ra hầu hết các loại biến đổi DNA ở hệ
gene chuột, điều này cho phép các nhà khoa học xác định vai trò của từng gene riêng lẻ đối với bệnh tật và
sức khỏe. Định hướng gene đã tạo ra hơn 500 mô hình khác nhau trên chuột mang các dị tật của người, bao
gồm chứng thoái hóa thần kinh, tim mạch, tiểu đường và ung thư.
Biến đổi gene bằng tái tổ hợp tương đồng
Thông tin hàm chứa chức năng của cơ thể và quá trình phát triển của chúng ta suốt cả đời được chứa trong
DNA. DNA của chúng ta được đóng gói trong nhiễm sắc thể, nơi xảy ra sự bắt cặp nhiễm sắc thể giữa một
nhiễm sắc thể nhận từ cha và một nhiễm sắc thể nhận từ mẹ. Thay đổi trình tự DNA trong bắt cặp nhiễm sắc
thể như trên làm gia tăng biến đổi di truyền trong quần thể, quá trình này gọi là tái tổ hợp tương đồng
(homologous recombination). Quá trình này được bảo tồn xuyên suốt tiến hóa và đã được giải thích ở vi
khuẩn hơn 50 năm về trước bởi người đoạt giải Nobel 1958 Joshua Lederberg.
Cả Mario Capecchi và Oliver Smithies đã nhận thấy rằng tái tổ hợp tương đồng có thể dùng để sửa đổi một
cách đặc hiệu các gene ở tế bào động vật có vú, và trước sau như một công trình của họ đi theo hướng này.
Capecchi giải thích rằng tái tổ hợp tương đồng có thể xảy ra giữa DNA được chuyển vào tế bào động vật có
vú và nhiễm sắc thể của tế bào đó. Ông nhận thấy các gene khiếm khuyết có thể được sửa sai bởi sự tái tổ
hợp tương đồng với DNA thu được (incoming DNA). Ban đầu Smithies đã thử sửa sai các gene đột biến ở tế
bào người. Ông nghĩ rằng các bệnh di truyền về máu chắc chắn có thể điều trị được bằng cách sửa chữa
nguyên nhân gây bệnh là các đột biến ở tế bào gốc tủy xương. Với những cố gắng này, Smithies đã khám
phá ra các endogenous gene có thể định hướng một cách mãnh liệt hoạt động của chúng. Điều này đề xuất
rằng tái tổ hợp tương đồng có thể dễ dàng tạo nên sự thay đổi chút ít (modification = change slightly) tất cả
các gene.
Tế bào gốc phôi - phương tiện di truyền dòng tinh trùng chuột
Các loại tế bào ban đầu được Capecchi và Smithies nghiên cứu không thể tạo nên ở động vật các gene có
tính định hướng. Điều này đòi hỏi một loại tế bào khác, từ đó đã hướng tới việc sử dụng tế bào giao tử. Chỉ
loại tế bào này mới có khả năng di truyền DNA thay đổi chút ít.
Martin Evans đã làm việc với các tế bào phôi thai chuột (EC), mặc dù lấy từ các bướu nhưng chúng có thể
biệt hóa thành bất cứ loại tế bào nào. Ông đã nhìn ra nên sử dụng tế bào EC như phương tiện chuyển nguyên

liệu di truyền vào trong dòng tinh trùng chuột. Cố gắng của ông ban đầu không thành công bởi các tế bào
EC mang nhiễm sắc thể bất thường do đó không thể định hình tế bào tinh trùng. Quan sát các biến đổi,
Evans phát hiện ra các môi trường nuôi cấy tế bào có nhiễm sắc thể bình thường có thể được trực tiếp thiết
lập từ phôi chuột giai đoạn đầu. Những tế bào loại này hiện nay được nhắc đến như tế bào nguồn tạo phôi
(ES).
Bước nghiên cứu tiếp theo đã cho thấy ES có thể tạo nên dòng tế bào tinh trùng (xem hình). Phôi nhận được
từ một chủng chuột đã gây nhiễm với ES từ một chủng chuột khác. Các phôi khảm này (chú thích, chứa
đựng tế bào của cả hai chủng) được mang trong một thời kì bởi chuột mẹ thay thế. Thể khảm đời con sau đó
được lai với nhau, và sự hiện diện của tế bào ES - các gene thu được đã phát hiện ở chuột con. Những gene
này di truyền theo các định luật Mendel.
Hiện nay Evans đã bắt đầu thay đổi chút ít các tế bào ES về mặt di truyền. Để thực hiện mục đích này ông
đã chọn retrovirus, loại virus có thể sát nhập gene của chúng vào trong nhiễm sắc thể. Ông giải thích sự
chuyển Retrovirus DNA như vậy từ tế bào ES, thông qua chuột khảm, vào trong dòng tinh trùng chuột.
Evans đã sử dụng các tế bào ES để truyền khả năng mang nguyên liệu di truyền mới cho chuột.
Hai ý tưởng đến cùng nhau - tái tổ hợp tương đồng ở tế bào ES
Vào năm 1986 những nỗ lực nhỏ lẻ đã bắt tay nhau để bắt đầu truyền đạt tế bào ES chứa gene định hướng
đầu tiên. Capecchi và Smithies trước đó đã giải thích các gene có thể được định hướng bằng tái tổ hợp tương
đồng trong môi trường nuôi cấy tế bào, và Evans đã xây dựng nên phương tiện cần thiết cho dòng tinh trùng
chuột - tế bào ES. Bước tiếp theo là kết hợp hai cái lại.
Đối với những thí nghiệm đầu tiên, cả Capecchi và Smithies chọn gene hprt, gene dễ xác định. Gene này
liên quan đến một bệnh di truyền hiếm ở người (hội chứng Lesch-Nyhan). Capecchi đã cải tiến các chiến
lược để sử dụng các gene định hướng và phát triển một phương pháp mới (chọn lọc dương tính - âm tính,
xem hình) có thể được ứng dụng về mặt di truyền.
Sự sinh sản của chuột bất hoạt - sự bắt đầu của một kỉ nguyên mới trong di truyền học.
Những thông báo đầu tiên trong đó tái tổ hợp tương đồng ở tế bào ES dùng để di truyền gene định hướng ở
chuột được công bố 1989. Kể từ đó số thông báo về các chủng chuột bị bất hoạt đã gia tăng có tính định
hướng. Định hướng gene đã phát triển thành một kĩ thuật có nhiều ứng dụng cao cấp. Hiện nay đã có thể
chuyển các đột biến được hoạt hóa tại một số điểm đặc hiệu, hoặc trong tế bào biệt hóa hoặc trong các cơ
quan, trong suốt quá trình phát triển của động vật có vú tới lúc trưởng thành.
Định hướng gene được sử dụng để nghiên cứu sức khỏe và bệnh tật

Hầu như mọi mặt của sinh lý động vật có vú đều có thể được nghiên cứu bằng định hướng gene. Rồi thì
chúng ta đã chứng kiến một sự bùng nổ các hoạt động nghiên cứu ứng dụng kĩ thuật này. Định hướng gene
hiện nay đã được quá nhiều nhóm nghiên cứu sử dụng và quá nhiều cuộc tranh đua dẫn đến không thể có
được một bản tóm tắt ngắn gọn các kết quả. Một số đóng góp hơi muộn của những người đoạt giải Nobel
năm nay trình bày phía bên dưới.
Định hướng gene giúp chúng ta thấu hiểu vai trò của hàng trăm gene trong quá trình phát triển bào thai động
vật có vú. Nghiên cứu của Capecchi tiết lộ vai trò của những gene liên quan trong quá trình phát triển cơ
quan động vật có vú và trong sự thiết lập hình trạng cơ thể. Công trình của ông đã cởi bỏ lớp hào quang về
nguyên nhân của hàng loạt bệnh giảm thiểu chức năng bẩm sinh ở người.
Evans đã ứng dụng định hướng gene để phát triển chuột mô hình cho các bệnh ở người. Ông đã phát triển
hàng loạt mô hình cho bệnh u xơ nang di truyền ở người, sử dụng những mô hình này để nghiên cứu cơ chế
gây bệnh và kiểm tra hiệu ứng của liệu pháp gene.
Smithies cũng đã sử dụng định hướng gene để phát triển chuột mô hình cho những bệnh di truyền chẳng hạn
như u xơ nang, chứng thiếu máu. Ông cũng đã phát triển một số lớn chuột mô hình cho những bệnh thông
thường ở người chẳng hạn cao huyết áp và xơ vữa động mạch.
Tóm lại, định hướng gene ở chuột đã tràn ngập mọi lĩnh vực của y sinh học. Ảnh hưởng của nó tới sự thấu
hiểu chức năng gene và những lợi ích của nó đối với nhân loại sẽ tiếp tục gia tăng trong nhiều năm nữa.
Mario Capecchi sinh năm 1937 ở Ý, công dân Mỹ, PhD in Biophysics 1967, Harvard University,
Cambridge, MA, USA. Howard Hughes Medical Institute Investigator và Distinguished Professor of Human
Genetics và Biology at the University of Utah, Salt Lake City, UT, USA.
Sir Martin J. Evans, sinh năm 1941, Great Britain, công dân Anh, PhD in Anatomy and Embryology 1969,
University College, London, UK. Director of the School of Biosciences và Professor of Mammalian
Genetics, Cardiff University, UK.
Oliver Smithies, sinh 1925 ở Great Britain, công dân Mỹ, PhD in Biochemistry 1951, Oxford University,
UK. Excellence Professor of Pathology và Laboratory Medicine, University of North Carolina at Chapel
Hill, NC, USA.
Thảo luận tại đây:

Aristoteles - Nhà sinh học kiệt xuất (384-322 trước Công lịch)
[01/12/2005 - Sinh học Việt Nam]

Trong một bức thư gửi cho bạn, Charles Darwin (1) đã viết: “ Linnaeus (2) và Cuvier (3)
đều là thần tượng của tôi, theo những cách hiểu khác nhau, nhưng cả hai người đó đều chỉ
là những học trò nhỏ so sánh với ông thầy vĩ đại Aristoteles”. Hẳn lời nhận xét trên cũng
đủ để xác định tầm cỡ và mức giá trị của Aristoteles, nhà Sinh học thời Cổ đại. Tất nhiên
đây chỉ là nhận xét giới hạn trong phạm vi của Sinh học, còn giá trị đích thực của
Aristoteles đã tỏa sáng trong mọi hoạt động khoa học bởi vì ông thật sự là một nhà bác
học tài năng của mọi thời đại.
Aristoteles ra đời vào mùa hè năm 384 trước Công lịch tại Stagira (thuộc Hy Lạp) trên bán đảo Chalcidice,
nay thuộc làng Stavros, gần vịnh Strymonic, trên vùng Tây Bắc bờ biển Aegea, trong gia đình ông
Nicomachus. Là một thầy thuốc Hy Lạp tài năng thuộc trường phái Asclepiad (theo truyền thuyết,
Asclepiados là vị thần y học), ông Nichomachus còn là bạn đồng thời là y sĩ riêng của đức vua Amyntas III,
tại Pella, thủ đô của Macedonia. Từ nhỏ, Aristoteles vẫn thường đi theo cha để học hỏi cách băng bó vết
thương và nghe giảng giải về các loại cây lá chữa bệnh. Sau khi mồ côi cha mẹ, nhờ sự giúp đỡ của
Proxenus, một người thân của gia đình, cuộc sống của Aristoteles lặng lẽ trôi qua trong cung điện xa hoa
lộng lẫy, những khu vườn đầy hoa lá tuyệt đẹp quanh Hoàng cung và nhiều thôn dã ở vùng Atarnea. Năm 17
tuổi, chàng thanh niên Aristoteles rời bỏ cuộc sống vương giả đến Athene theo học Trường Academia (Hàn
lâm) dưới sự hướng dẫn của các thầy Plato và Socrtes, những nhà Triết học nổi danh khắp vùng.
Suốt 20 mươi năm làm việc tại đây, Aristoteles đã có những đóng góp lớn cho trường phái của các thầy dạy.
Ông không chỉ bảo vệ truyền bá những quan điểm Triết học đến khắp nơi trong vùng, say mê học hỏi, giảng
Aristoteles
dạy, nghiên cứu đến mức được các thầy và bạn bè gọi là “linh hồn của Academia”. Chính trong thời gian
này, ông đã soạn thảo các tác phẩm về Lôgíc học, Triết học và những chuyện đối thoại, về sau được tập hợp
thành các tác phẩm như “Về linh hồn”, “Về công lý”
Sau khi Plato, người thầy yêu quý, qua đời vào tháng 5 năm 347 trước Công lịch, cùng với Xenocrates,
người bạn đồng học, ông đã rời khỏi ngôi trường thân thương và thành phố Athene. Xenocrates và
Aristoteles là hai con người hoàn toàn trái ngược nhau: chính thầy Plato đã nhận xét: “ Bạn hãy tưởng
tượng tôi phải huấn luyện một con lừa để ganh đua với một con ngựa. Một bên cần dùng một cái cựa sắt để
kích động, còn bên kia cần một dây cương để hãm chậm ”. Aristoteles đến Hoàng gia Hermias, vị quan
cầm quyền của Assus, một thị trấn nhỏ của vùng Mysia thuộc Tây Bắc Tiểu Á, trên bờ biển Địa Trung Hải
(đối diện với đảo Lebos, ngày nay thuộc Thổ Nhĩ Kỳ. Chính trong thời gian này, ông đã nghiên cứu kết hợp

Triết học với Chính trị và soạn thảo mười hai chương đầu tiên của tập 7 trong bộ sách “Chính trị” (Politica).
Trong thời gian ở Assus, ông viết tác phẩm “Về triết học” với văn phong nhẹ nhàng, dễ hiểu và được giới
khoa học thời đó rất ưa đọc. ít lâu sau, ở tuổi 37, Aristoteles lập gia đình với cô Pythias, cháu gái 18 tuổi của
Hermias. Nhưng cuộc sống gia đình hạnh phúc quá ngắn ngủi: bà vợ trẻ sớm qua đời để lại cho ông một đứa
con gái nhỏ mang tên mẹ Pythias. Sau đó, cùng với Theophrastus of Eresus, người cộng sự năm xưa của ông
tại Academia, ông giảng dạy và nghiên cứu sinh học biển tại Mytilene, một thành phố cảng trên đảo Lebos
suốt hai năm (345-343)
Năm 342 trước Công lịch, con trai của vua Amyntas III là vua Philip II lại mời ông trở về Macédonia để làm
gia sư cho cậu con trai mười ba tuổi là Alexander. Chẳng ai biết thật rõ những gì ông thầy Aristoteles 42
tuổi đã dạy cho cậu học trò nhỏ, chỉ biết rằng cậu học trò non nớt kia đã tíêp thụ đầy đủ những lời giáo huấn
của thầy để sau này trở thành một danh nhân vĩ đại của lịch sử: đó là Alexander Đại Đế. Năm 339,
Aristoteles trở về thành phố quê hương Stagira, nhưng ông cũng không ở lại quê hương được lâu.
Sau khi lên ngôi trị vì đất nước vào năm 336 trước Công lịch, đức vua Alexander 20 tuổi đã cho xây dựng
lại Stagira, thành phố quê hương của Aristoteles đồng thời cho tạc tượng thầy để ghi nhận công ơn dạy dỗ
của thầy. Mặc dù đã nhiều năm làm việc ở Hoàng cung Macedonia, nhưng Aristoteles vẫn không quen với
cuộc sống vương giả nơi cung đình, đặc biệt oong không tán thành những cuộc chinh chiến xâm lược của vị
vua trẻ tuổi và mong muốn theo đuổi công việc khoa học riêng tư. Do vậy, đức vua Alexander Đại Đế đã
cung cấp tiền bạc, đất đai để mong muốn thầy Aristoteles mở ngay một khu trường mới tiếp tục sự nghiệp
trồng người.
Khoảng năm 335, khu trường có tên gọi là “Lyceum” vừa mới được xây dựng tại vùng Đông Bắc thành phố
Athene đã nổi danh khắp vùng. Thầy Aristoteles, lúc này đã 50 tuổi, thực hiện ngay công việc đầu tiên:
thành lập một thư viện đầy đủ sách và một nhà bảo tàng khoa học tự nhiên để lưu trữ các bản đồ, những vật
liệu cần thiết cho việc dạy học. Phong cách dạy học của thầy cũng thật lạ lùng: Buổi sáng, thầy dẫn học trò
vào khu vườn cây nhỏ, vừa đi thầy vừa đặt câu hỏi để học trò thảo luận. Học trò buộc phải ngắm nhìn quan
sát mọi hiện tượng, mọi chi tiết trong thiên nhiên, rồi tất cả cùng bàn cãi, cuối cùng thầy sẽ giảng giải và kết
luận. Chính hình ảnh lạ kỳ, thầy giáo vừa đi vừa dạy học trò, đã làm người dân ngạc nhiên và đặt tên trường
là Peripatos (có nghĩa là “rong chơi”) Lyceum. Buổi chiều, thầy trò lại họp nhau trong phòng để phẫu tích
các động vật và côn trùng. Thầy luôn nhắc nhở học trò: “Phải quan sát, rồi lại quan sát kỹ hơn nữa, đấy là
bước đi đầu tiên của mọi khoa học ”. Khu trường là nơi tập hợp các trợ lý và học viên dưới sự hướng dẫn
của thầy Aristoteles để hoạt động nghiên cứu Khoa học và Triết học trong tinh thần vừa độc lập suy nghĩ

vừa cộng tác chặt chẽ. Những người cộng sự và học trò thời đó đều ghi nhận thầy Aristoteles là một con
người mảnh khảnh, nét mặt đẹp với đôi mắt hơi nhỏ, nói nhanh nên thường nói nhịu (nói lắp), quần áo của
thầy luôn chững chạc, may bằng loại vải đắt tiền.
Suốt 12 năm liền, hoạt động của Peripatos Lyceum đã đem lại những kết quả to lớn. Thời gian này,
Aristoteles đã viết nhiều tài liệu dùng trong giảng dạy và giúp các học viên có thể đọc, suy ngẫm rồi thảo
luận, do vậy các tài liệu đó thường đầy rẫy những chữ viết tắt, không được giải thích nên thật khó hiểu cho
các dịch giả sau này muốn xuất bản các tác phẩm của ông. Các trợ lý và học trò của Aristoteles, sau khi đi
theo các cuộc chiến chinh của Alexander Đại Đế qua Ba Tư và ấn Độ đã mang về cho Lyceum rất nhiều tài
liệu và mẫu vật quý giá. Nhờ vậy, Aristoteles và trường phái của ông đã thực hiện được nhiều phát hiện và
nhận xét quan trọng đặt nền tảng cho những hiểu biết và sự phát triển của nhiều ngành khoa học, đặc biệt là
Sinh học và Lịch sử, cho thời đó và cả nhiều thế kỷ sau. Ông đã nhận được sự cộng tác, hỗ trợ quý giá của
Thephrastus (về Thực vật học) và Meno (về Y học). Phần lớn những công trình nghiên cứu và tác phẩm của
Aristoteles đều được thực hiện tại Lyceum, trong đó có khoảng 158 bài viết về các hệ thống chính trị (được
tìm thấy trên các bản giấy papyrus, vào năm 1890). Trên nhiều lĩnh vực, ông đã tiến xa hơn cả thầy Plato
năm xưa. Thời gian này, Aristoteles đã lập gia đình lần thứ hai với Herpyllis và đôi vợ chồng có một người
con trai tên là Nichomachus.
Năm 323 trước Công lịch, khi Alexander Đại Đế qua đời, những cuộc bạo loạn chống Macedonia bùng nổ
lan rộng khắp Athene và nhiều thành phố khác. Những nhóm cuồng tín kết án Aristoteles vào tội nghịch đạo
và thân Macedonia. Để thoát khỏi kết cục bi thảm như Socrates, ông vội vàng rời thủ đô đến Chalcis (nay là
Khalkis), trên đảo Euboea, vùng eo biển Evripos, ở phía Bắc Athene. Năm sau (322 TCL), ông qua đời tại
đây sau một cơn đau dạ dày bộc phát, hưởng thọ sáu mươi hai tuổi.
Sau khi Aristoteles qua đời, ngôi trường Lyceum nổi tiếng một thời vẫn còn tồn tại khoảng gần ba thế kỷ
dưới sự dẫn dắt của Theophratus và những học trò thuộc trường phái của ông. Nhưng các tác phẩm của
Aristoteles đã phải trải qua nhiều cuộc thăng trầm. Năm 287 trước Công lịch, khi Theophratus tạ thế, toàn
bộ thư viện của trường bao gồm các tác phẩm của Aristoteles được chuyển giao cho gia đình Neleus of
Scepsis ở Troad. Đến những năm đầu của thế kỷ 1 trước Công lịch, số sách này được bán cho nhà sưu tập
sách Apellicon of Teos rồi sau khi nhà sưu tập từ giã cõi đời (khoảng năm 84 trước Công lịch), vị tướng La
Mã L.Cornelius Sulla, trong cuộc chiến chinh đến Athene, đã mang các tác phẩm quý giá về Roma. Một nhà
nghiên cứu ngữ pháp tại thủ đô Italia là Tyrannion đã tìm cách mua lại, nhờ đó tạo điều kiện để Andronicus
of Rhodes với sự trợ giúp của người học trò là Strabo cho xuất bản các tác phẩm của Aristoteles vào khoảng

những năm 43-20 trước Công lịch.
Phần lớn trong số 400 công trình nghiên cứu của Aristoteles đều bị thất lạc hoặc huỷ hoại. Mãi tới thế kỷ 13,
khoảng 50 tài liệu còn lưu trữ mới được chuyển từ Constantinople và Tây Ban Nha đến Tây Âu và được
dịch sang tiếng Latinh. Nhìn tổng quát, có thể chia các tác phẩm của Aristoteles ra thành 4 nhóm lớn:
1. Các bàn luận về Triết học, nay được gộp chung dưới tiêu về “Organon”, với nội dung chủ yếu về lý luận
và định nghĩa.
2. Các bài viết về Lịch sử tự nhiên và Khoa học, trong đó quan trọng nhất là các tập “Lịch sử động vật”,
“Bàn về các bộ phận của động vật” “Về sự tiến triển của động vật” (đề cập đến bản chất và nguyên nhân các
sinh thái), “Hoạt động của giới động vật”, “Quá trình tái tạo của động vật” (bàn về các chức năng chung của
cơ thể và linh hồn). Cuốn “Nghiên cứu các động vật” là một tập hợp những dữ kiện về đời sống các loài vật.
Ông đã mô tả khoảng 500 loại động vật (phần lớn thu thập từ đảo Lebos). Chính Aristoteles đã đặt ra nhiều
thuật ngữ Giải phẫu học như: “aorta” (động mạch, để chỉ một động mạch xuất phát từ tim), “rectum” (trực
tràng, để chỉ đoạn ruột đi thẳng xuống hậu môn). Aristoteles cũng phân biệt các loại mô khác nhau (như mỡ,
xương, limphô ) và nhiều cấu trúc Giải phẫu học (như thực quản, khí quản, các xoang mũi, mê cung tai, đại
tràng, manh tràng ) Bản thân Aristoteles không viết tài liệu về Thực vật, lĩnh vực này ông dành cho người
học trò danh tiếng của ông là Theophratus.
3. Các bàn luận được gộp chung trong tác phẩm “Siêu hình học”, tiêu đề này được ông đặt tên là “Triết học
đầu tiên”. Đây là phần tập hợp các bài giảng của ông viết trong giai đoạn giảng dạy cuối cùng ở Lyceum tại
Athene, với những nội dung đề cập đến trái đất trong mối liên quan với các thiên thể, khí hậu, các điều kiện
sinh tồn.
4. Các tác phẩm về Chính trị và Đạo đức học, trong đó bao gồm cả Thi ca và Tu từ học.
Cùng chung số phận như nhiều tác phẩm của các nhà khoa học viết ở thời kỳ trước Công lịch, nhiều công
trình của Aristoteles đã bị thất lạc, một số có thể do những cộng sự hoặc học trò ghi lại theo lời giảng dạy
của ông. Dẫu sao, qua việc nghiên cứu những tác phẩm còn được lưu trữ, các nhà khoa học đều khẳng định
Aristoteles có những đóng góp to lớn trong công việc định nghĩa rồi phân loại đủ mọi hiểu biết của con
người trên mọi lĩnh vực. Đặc biệt trong phạm vi Sinh học, có thể coi Aristoteles là người mở đường cho
ngành khoa học này.
Có lẽ người cha vốn la một thầy thuốc giỏi đã ảnh hưởng tác động mạnh đến tâm trí của Aristoteles từ tuổi
ấu thơ nên ông đã sớm có xu hướng tìm hiểu thế giới sinh vật. Đặc điểm nổi trội nhất trong toàn bộ công
trình nghiên cứu Sinh học của ông là khối lượng to lớn những nhận xét phong phú khi mô tả giới động vật.

Trong khối lượng đó, các nhà khoa học của thế kỷ XX vẫn hứng thú vì tìm thấy những dữ kiện về đời sống
động vật, những nguyên nhân tạo ra các hình thái sống, các chức năng chung của cơ thể và linh hồn.
Trong suốt quá trình nghiên cứu Sinh học, Aristoteles đã phát hiện ra chu trình biến đổi của thiên nhiên: các
sinh thái luôn cố gắng tự thân để hoàn thiện hơn, nhưng các động vật luôn luôn là những cá thể không vĩnh
cửu nên chúng cũng phải tuân theo một chu trình sống và chết, hình thái liên tục này giống như bản sao chép
vòng quay của vật chất. Kết quả đó là hiện tượng đến để tồn tại rồi qua đi, liên tục và không ngưng nghỉ.
Như vậy hình thành và hủy hoại là những bậc thang của mọi giống loài. Người sinh ra người và cây sồi lại
tạo ra cây sồi. Quan niệm này có lẽ phần nào đã loại bỏ mọi quá trình tiến hóa của các loài.
Các nhà khoa học ngày nay cũng nhận thấy Aristoteles luôn nhấn mạnh đến tính liên tục giữa Sinh học và
Vật lý học khi ông đề xuất luận thuyết về bốn yếu tố tự nhiên (không kể đến aether). Các yếu tố này đều có
vị trí trong thiên nhiên: đất ở trung tâm vũ trụ (theo cách hiểu của thời đó), còn nước, không khí và lửa cũng
như chúng ta đều di chuyển bên ngoài. Các yếu tố đó là những thành phần cấu tạo nên vật thể, giản đơn hoặc
phức tạp, chúng đều không vĩnh cửu nhưng có thể chuyển đổi từ cái này sang cái kia để tạo nên những hỗn
hợp khác nhau. Chính hoạt động di chuyển đến gần hoặc lùi xa của mặt trời đã trở thành nguyên nhân tạo
nên sự chuyển dạng không ngừng của các yếu tố đó. Điều này cũng giải thích lý do vì sao các yếu tố trên
không hiện diện mãi ở đúng vị trí của chúng. ở bên trong các yếu tố đó là vật chất nguyên thủy, nhưng chất
này không tồn tại riêng biệt. Một số đặc tính cơ bản đối kháng cũng hiện diện ở ngay bên trong các yếu tố
(như lạnh và khô ở đất, nóng và ẩm ở không khí) nhưng cũng không tách biệt. Nóng và lạnh là những đặc
tính chủ động, còn khô và lỏng là thụ động. Hiệu quả của sức nóng là tạo dựng, đây cũng là nguyên lý của
sự sống và quá trình phát triển, còn lạnh ở bên trong kết hợp với nóng ở bên ngoài sẽ gây hủy hoại thối rữa.
Như vậy, các yếu tố cơ bản và các dạng kết hợp đều thuộc lĩnh vực của những chất không sống, vốn chỉ hoạt
động do những tác nhân bên ngoài. Rồi đến các hình thái sống, trước tiên là cây cỏ, với những thành phần
cấu tạo khác biệt, có thể tác động tương hỗ lẫn nhau. Do đó cây cỏ không phát triển và tái sinh do những
nguyên nhân bên ngoài, mà tự thân chúng còn tăng trưởng và tái tạo. Các động vật cũng có những chức
năng thực vật như thế, nhưng lại được thiên phú thêm những cơ quan cảm thụ, vì vậy chúng có khả năng
nhận biết các sự vật trong môi trường để tạo điều kiện thuận lợi cho sự sinh tồn của chúng cũng như né tránh
những điều bất lợi và nguy hại đối với chúng. Các vật thể cấp cao đều được tạo dựng từ những vật thể cấp
thấp và có lẽ hình thành từ đó qua một quá trình biến đổi tiệm tiến, mặc dù về mặt này, quan điểm của
Aristoteles không thật rõ ràng.
Ở cấp cao nhất trong các hình thái sống trên mặt đất là con người, đây cũng là nội dung Aristoteles đã

nghiên cứu và trình bày trong tác phẩm “Về động vật”. Với quan điểm tâm lý là một dạng biểu hiện của sinh
thái nên Aristoteles khẳng định Tâm lý học và Sinh học là hai lĩnh vực không thể tách rời. Chính vì vậy, ông
ghi nhận rằng mặc dù con người cũng là một vật thể nhưng là một vật thể hoàn toàn khác biệt trong thiên
nhiên. Cũng như mọi hình thái tự nhiên khác, con người bao gồm chất liệu nền, cơ thể người, và một dạng
tạo sinh lực cho chất liệu ấy: đó là linh hồn người. Nhưng khác với quan điểm của thầy Plato mà xưa kia
ông từng thụ giáo, Aristoteles không chấp nhận rằng linh hồn là một thực thể tâm linh độc lập. Cả hai thành
phần cấu tạo trên đều không được đơn thuần xếp đặt kề bên nhau mà là hai thực thể cơ bản tương hỗ, cái
này tồn tại nhờ vào ưu thế của cái kia, trong một cá thể kết hợp hoàn chỉnh. Như thế, cơ thể người và linh
hồn là hai động lực tự thân tạo nên một vật thể tự nhiên: cá thể người. Aristoteles xác nhận rằng cá thể đó
được cấu tạo từ ba phần thống nhất. Trước tiên, đó là phần thực vật có vai trò giúp cá thể tự nuôi dưỡng để
phát triển và để tái tạo giống loài. Rồi đến phần động vật giúp cá thể cảm thụ, ham muốn những thực thể đã
gây cảm xúc di chuyển từ nơi này đến nơi kia như mọi động vật khác. Và cuối cùng là phần đặt con người
vào vị trí cao nhất trong bậc thang các hình thái sống trong thiên nhiên: phần lý trí. Chính nhờ phần này mà
con người đã có khả năng thực hiện được những chức năng tinh tế thật kỳ lạ để trở thành một sinh thái hoàn
toàn khác biệt với mọi hình thái sống. Mỗi một phần thuộc ba phần trên nhất thiết phải phát triển đầy đủ các
khả năng cần có để tự thân hoạt động. Do vậy, phần thực vật chịu trách nhiệm về các tạng và các chức năng
nuôi dưỡng, tăng trưởng và tái tạo; phần động vật chịu trách nhiệm về các tạng và các chức năng cảm nhận
di chuyển; còn phần lý trí chịu trách nhiệm về các khả năng phi vật chất như hoạt động tinh thần, chọn lựa
có suy nghĩ và nghị lực thực hành. Thông qua hoạt động chức năng của linh hồn, các khía cạnh đạo đức và
trí tuệ của con người đã được phát triển, và theo cách hiểu đó, linh hồn tạo cầu nối giữa cơ thể và những đạo
đức biểu hiện qua các hành vi và ứng xử.
Khi bàn về linh hồn cũng như về bốn hoạt động chức năng cơ thể - tăng trưởng, cảm thụ, di chuyển và suy
nghĩ - Aristoteles luôn khẳng định sự khác biệt giữa người và các loài động vật cấp thấp. Các loài này có
phản ứng với những cảm thụ, rồi những cảm thụ ảnh hưởng đến hoạt động trí não và có thể lưu trữ trong ký
ức. Còn con người thì sao? ở đây thể hiện sự khác biệt rõ rệt nhất: Con người có khả năng xét đoán dựa trên
kinh nghiệm và hoạt động xét đoán này biểu hiện quá trình tác động mạnh của những cảm thụ trên lý trí để
định hướng cho sự sống. Khi kết hợp linh hồn con người với vật thể con người, Aristoteles đã đóng góp ba
điểm nổi trội về Tâm lý học cho Lịch sử Khoa học:
1. Loại bỏ rất nhiều điều thần bí liên quan đến linh hồn và các hoạt động tâm linh vốn đầy rẫy trong khoa
học Hy Lạp.

2. Cung cấp một phương pháp nghiên cứu thỏa đáng cho mọi lĩnh vực khoa học và đặt nền tảng cho tư duy
lôgíc qua việc thu thập các dữ kiện nhằm đạt tới hiệu quả cao nhất.
3. Sáng tạo cách tiếp cận đối chiếu tâm linh - vật thể cho nền khoa học hiện đại.
Aristoteles xác nhận rằng nguồn gốc sâu thẳm của mọi hoạt động ở các hình thái sống chính là sức nóng mà
ông thường gọi là “nhiệt nội sinh” hoặc “thở hít”, đây cũng là “dụng cụ” của linh hồn tác động bằng cách
đẩy và kéo những bộ phận khác nhau của cơ thể nhằm tạo hiệu quả phục vụ cho những ham muốn của linh
hồn. Quan điểm này là nội dung chính của luận thuyết “khí hợp sinh” (connate pneuma) nổi tiếng của
Aristoteles.
Theo cách nhìn này, Aristoteles là nhà khoa học đầu tiên đã phân loại giới động vật thành hai hệ thống lớn:
hệ có máu (nghĩa là máu đỏ) và hệ không máu, đây là cách xếp loại dựa trên nội dung “nhiệt” và là đặc điểm
đầu tiên của cách phân loại động vật. Có thể nói rằng cách phân loại này tương tự như kiểu xếp loại thành
hai hệ động vật: có xương sống và không xương sống, tuy cách đó không hoàn toàn phù hợp đúng, bởi vì
một vài động vật không xương sống cũng có máu đỏ. Trong hệ động vật có máu, Aristoteles đã xếp đặt
những động vật nào? Ông đã ghi: con người, các động vật bốn chân đẻ con và đẻ trứng, rắn, lưỡng cư, chim
và cá. Còn trong hệ động vật không máu? Hệ này gồm: giáp xác (tôm cua), chân đầu (thân mềm), côn trùng
và vỏ cứng. Nhóm cuối là dạng trung gian giữa động vật và thực vật.
Một đặc điểm thứ hai trong cách phân loại động vật của Aristoteles là dựa vào phương thức tái tạo: giống
đực cung cấp hình thái (nghĩa là linh hồn) còn giống cái cung cấp vật liệu (nghĩa là các bộ phận cơ thể, nơi
tiếp nhận sự sống từ linh hồn). Cách phân loại này cũng liên quan đến nhiệt: các thế hệ sau, các con, cháu sẽ
có những đặc điểm càng giống cha, ông khi những thế hệ trước càng chứa đựng nhiều “nhiệt sinh lực” nhất.
Xếp hàng đầu trong hệ phân loại này là các động vật đẻ con (như người). Tiếp sau đó là những động vật
(như chim) đẻ ra trứng hoàn chỉnh (nghĩa là trứng không tăng kích thước sau lúc lọt lòng). Rồi đến động vật
đẻ trứng lẫn con (như cá Selachii, loại cá có sụn như cá mập, cá tia vây, cá đuối ), nghĩa là hình thành trứng
không hoàn chỉnh (gồm cá, thân mềm và thân giáp) rồi đến động vật đẻ ấu trùng (gồm côn trùng) và cuối
cùng là những hình thái được sản sinh qua nẩy chồi và tự tạo sinh trong đám vật chất thối rữa và bùn nhớt
sủi bọt.
Trong khi nghiên cứu quá trình tái tạo các loài, Aristoteles không chỉ quan tâm đến giới và tính di truyền,
mà ông còn chú ý cả đến những yếu tố môi trường, quá trình đấu tranh để tồn tại, do vậy ông đã phân tích
các chức năng khác nhau và cách phản ứng của từng tạng và bộ phận cơ thể. Ông luôn chú ý đến cái mục
đích cuối cùng của sự sống cũng như của mọi hoạt động tái tạo và sinh tồn. Theo Aristoteles, đây cũng là

trách nhiệm của nhà Sinh học trong suốt quá trình nghiên cứu sự sống hữu cơ. Trong cách phân loại dựa trên
phương thức tái tạo như vậy, mặc dù nhận biết thấy có những điểm lấn chéo nhau giữa các giống loài nhưng
Aristoteles vẫn chưa tìm được cách sắp xếp hợp lý hơn. Tuy nhiên, khi nghiên cứu toàn bộ các tác phẩm của
Aristoteles bàn về Sinh học, các nhà khoa học hiện nay vẫn xác nhận rằng cách phân loại các hình thái sống
như vậy đã đặt nền tảng cho những “bậc thang thiên nhiên” (scala naturae) giống như một kiểu mẫu quy ước
cho các nhà động vật học suốt nhiều thế kỷ về sau.
Là một nhà bác học toàn năng, Aristoteles đã được tạc tượng ngay lúc sinh thời, có khoảng 14 bức tựơng
bán thân còn được lưu giữ, trong đó tượng đẹp nhất đã sao chép từ nguyên bản được hoàn tất theo yêu cầu
của Alexander Đại Đế và nay được đặt tại Bảo tàng Lịch sử Nghệ thuật ở Vienna, thủ đô nước Áo.

1. Darwin (Charles) (1809-1882): nhà Sinh học người Anh.
2. Linnaeus (Carl Linné) (1707-1778): nhà Thực vật học người Thụy Điển.
3. Cuvier (Georges) (1769-1832): nhà Cổ sinh vật học người Pháp.
Spallanzani (1729-1799): Người phát hiện bí mật của sự thụ tinh
[08/11/2005 - Sinh học Việt Nam]
Vào những năm cuối thế kỷ 18, khách đến thăm trường Đại học Pavia ở miền Tây Bắc Italia
đều có dịp thấy một giáo sư ngồi hàng giờ ngắm nhìn những con ếch to nhỏ đủ loại đang bơi
lội tung tăng trong chiếc bể kính của khu nghiên cứu khoa học tự nhiên. Điều làm khách tò
mò chú ý hơn là một số ếch có mặc quần đùi ngắn bằng vải mỏng với dây đeo ở cổ. Thật kỳ
lạ. Còn giáo sư ngồi ngắm nhìn đàn ếch đặc biệt chính là Lazaro Spallanzani.
Ông sinh ra tại Modena, ở miền Bắc Italia. Năm 16 tuổi, Spallanzani đến Bolonia để học luật, nhưng chỉ ít
lâu sau, do ảnh hưởng của bà cô là Laura Bessi nên cậu say mê môn sinh học. Laura là con một luật sư nên
từ nhỏ bà có nhiều điều kiện học tập tốt. Năm 1732, Laura đã bảo vệ luận án triết học trước một hội đồng
gồm 7 giáo sư và 2 Hồng y giáo chủ, trả lời thông thạo bằng tiếng La tinh mọi câu hỏi. Ngay sau đó, bà
được cử làm giáo sư tại Đại học Bolonia phụ trách môn triết học, vật lý, toán, đồng thời giảng dạy cả khoa
học tự nhiên cho một số học tò giỏi trong đó có người cháu là Spallanzani.
Chàng thanh niên Spallanzani không chỉ say mê sinh học mà còn chú ý đến vật lý, toán, siêu hình học rồi cả
văn học Hy Lạp, La tinh. Ngay sau khi tốt nghiệp Đại học Bolonia, Spallanzani chú tâm nghiên cứu sinh lý
học. Để tìm hiểu tác động của dịch vị trên các loại thức ăn, ông tiến hành nhiều thử nghiệm ngay trên bản
thân: Spallanzani tự ý nuốt những túi nhỏ bằng vải mềm chứa nhiều loại thức ăn khác nhau, có buộc kèm

những sợi chỉ dài. Sau vài giờ, ông kéo những túi từ dạ dày ra để nghiên cứu kết quả: các loại thức ăn đã
chịu những loại tác động khác nhau, thịt bị tiêu hóa nhiều nhất, rau vẫn còn nguyên vẹn, hầu như không bị
ảnh hưởng. Qua nhiều lần nghiên cứu, ông kết luận rằng dạ dày tác động lên thức ăn nhờ hoạt động hóa học
của dịch vị nhiều hơn là nhờ co bóp. Ông cũng nghiên cứu nhiều về máu, tuần hoàn, vai trò của hô hấp trong
lưu thông máu và đóng góp nhiều chi tiết bổ sung cho công trình của Harvey. Trong khi làm giáo sư tại Đại
học Pavia, gần 100 năm trước Pasteur, ông đã xác định rằng không có hiện tượng tự sinh, rằng mọi sinh vật
đều bắt nguồn từ mọi sinh vật sẵn có từ trước. Về vấn đề này, nhiều lần ông đã phải tranh luận mạnh mẽ với
Needham, nhà tự nhiên học người Anh. Ông cũng nghiên cứu và công bố nhiều kết quả tìm hiểu về động vật
không xương sống.
Từ mùa xuân năm 1777, các nhân viên thuộc Đại học Pavia rất ngạc nhiên khi thấy giáo sư Spallanzani cho
nuôi thật nhiều ếch trong bể thủy tinh của khu nghiên cứu thử nghiệm. Họ càng kinh hoàng lúc nhìn thấy
một số ếch được mặc quần lót bằng vải mỏng và dây đeo cẩn thận. Quan sát kỹ, cũng dễ dàng nhận thấy số
ếch mặc quần đùi đều gầy yếu và thuộc giống đực, còn những ếch trần truồng đều to lớn, bụng căng phồng
và thuộc giống cái.
Không ai hiểu được lý do nhưng chỉ thấy ông giáo sư suốt ngày ngồi bên bể thủy tinh ngắm nhìn đàn ếch rồi
lâu lâu lại vớt trứng lên xem. Chính thời điểm đó là lúc Spallanzani đang cố tìm hiểu quá trình sinh sản ở
ếch. Spallanzani biết rằng trong mùa sinh đẻ, ếch cái đẻ ra trứng và ếch đực khi ôm ấp ếch cái thường tiết ra
một chất dịch bọc trùm lên trứng. Nếu theo luận thuyết “tiền hình” đã được chấp nhận hàng trăm năm trước,
Spallanzani
(1729-1799)
thì trong trứng ếch phải luôn sẵn có một ếch con nhỏ xíu, rồi sẽ tự phát triển không cần có quan hệ với chất
dịch của ếch đực. Có thật như thế không? Để trả lời câu hỏi đó, ông giáo sư 48 tuổi đã cho ếch đực mặc
quần đùi! Khi đó một hiện tượng kỳ lạ đã xảy ra: ếch cái vẫn đẻ trứng khi được ếch đực mang quần đùi ôm
ấp, nhưng trứng không nở thành nòng nọc được. Như thế trong ếch không thể sẵn có một ếch con nhỏ xíu.
Và như vậy luận thuyết “tiền hình” không còn đúng nữa. Thêm một điều đáng ngạc nhiên nữa: khi ếch đực
không mang quần đùi ôm ấp ếch cái thì trứng lại nở thành nòng nọc. Như vậy sự tiếp xúc giữa ếch cái và
tinh dịch của ếch đực là hoàn toàn cần thiết cho sự phát triển của trứng. Spallanzani tiếp tục hoàn chỉnh
những kết quả vừa thu nhận được: ông lại cho ếch đực mang quần đùi ôm ấp ếch cái, trứng đẻ ra vẫn không
nở, ngay liền đó ông tháo bỏ quần đùi của ếch đực để kiếm tìm những giọt tinh dịch của ếch đực. Ông lượm
nhặt các giọt tinh dịch và đặt luôn lên trứng, ông nhận thấy trứng tiếp tục phát triển và nở thành nòng nọc.

Ông kết luận rằng sự tiếp xúc giữa trứng và tinh dịch là cần thiết không chỉ đối với ếch mà còn đối với mọi
loài động vật. Ông thử nghiệm bằng cách lấy tinh dịch chó đực đặt vào đường sinh dục một chó cái. Hai
tháng sau, chó cái đẻ được một đàn con khỏe mạnh. Phải chăng đó là công việc truyền tinh (fécondation)
nhân tạo đầu tiên trong lịch sử y học? Spallanzani còn nghĩ rằng tinh dịch đặt trong bình nước đá vẫn giữ
được khả năng thụ tinh trong vòng 24 giờ sau. Rồi ông tìm cách pha loãng tinh dịch mà vẫn giữ nguyên
những tính chất đặc thù: ông xác nhận rằng 15cc tinh dịch ếch đực pha loãng trong 20 lít nước vẫn còn khả
năng thụ tinh cho hàng loạt trứng ếch để nở thành nòng nọc.
Những phát hiện của Spallanzani có ý nghĩa thật quan trọng cho việc tìm hiểu quá trình hình thành tái tạo ra
các loài động vật, nhưng ở vào cuối thế kỷ 18, thật đáng tiếc là những phát hiện đó không chỉ bị lãng quên
mà còn bị phủ nhận. Chính Albrecht von Haller cũng cho rằng hiện tượng thụ tinh xảy ra là do tác động trực
tiếp của tinh dịch với trứng. Nhiều nhà khoa học thời đó còn tin rằng hiện tượng thụ tinh là do những hào
quang tỏa ra từ tinh dịch. Cũng chính Haller trong niềm tin quá mức vào luận thuyết “tiền hình” đã dùng cả
toán học để xác nhận rằng vào ngày cuối cùng của sự sáng tạo, Thượng đế đã hình thành nên 200 nghìn triệu
con người nhỏ bé ở trong trứng của Eva, người phụ nữ đầu tiên trên trái đất, để rồi từ đó nảy sinh ra loài
người.
Một lần nữa Spallanzani lại nghiên cứu để phá vỡ những quan niệm sai lầm: ông dùng hai chiếc mặt kính
lõm, trứng ếch được dính chặt vào đáy một mặt kính, ở chiếc kính thứ hai, ông đặt tinh dịch ếch đực, rồi ông
úp chiếc mặt kính thứ nhất lên trên chiếc kính thứ hai như một nắp kín. Nếu quả thật có những mùi hơi bay
ra từ tinh dịch thì trứng phải nở bình thường. Sau một thời gian dài quan sát, Spallanzani vẫn không thấy
trứng nở.
Nhưng khi ông đảo ngược hai kính để cho tinh dịch tiếp xúc với trứng ếch thì chỉ ít lâu sau trứng lại nở
thành nòng nọc. Điều đó càng khẳng định những nhận xét trước đây của ông về sự cần thiết có tiếp xúc trực
tiếp giữa tinh dịch của giống đực với trứng của giống cái. Tuy nhiên, những nhận xét thật khoa học của
Spallanzani và trước đó hơn một thế kỷ, de Gfaaf phát hiện ra nang trứng (vào năm 1672) và Leeuwenhoek
nhìn thấy tinh trùng (1678) tất cả những dữ kiện đó vẫn chưa đủ để trả lời câu hỏi từ muôn thuở: con người
được hình thành như thế nào?
Trong suốt cuộc đời, Spallanzani luôn say mê làm việc, vài ngày trước khi mất, ông vẫn tiếp tục những công
trình nghiên cứu về hô hấp ở cá. Ông không phải là nhà lý luận mà chỉ kiếm tìm những sự kiện. Đánh giá
công lao của ông, một nhà khoa học nhận xét: “Spallanzani đã phát hiện nhiều sự thật trong vài năm hơn cả
một Việt Hàn lâm thu được trong một thế kỷ”.

Nguồn: Sách 20 nhà sinh học tài danh của Trần Phương Hạnh, Nhà xuất bản Thanh niên
Phát hiện những enzim thực vật quan trọng
[02/06/2008 - Sinh học Việt Nam]
Các nhà khoa học thuộc phòng thí nghiệm Brookhaven - Bộ năng lượng
Hoa Kỳ đã tìm thấy những enzim quan trọng tham gia vào quá trình biến
đổi isoflavonoid - sản phẩm thực vật tự nhiên giúp thực vật không bị lây
nhiễm nấm. Chúng có thể có lợi cho sức khỏe của con người.
Nghiên cứu được công bố trực tuyến ngày 22 tháng 5 năm 2008 trên tạp chí The Plant. Nghiên cứu có thể sẽ
mang lại cách thức cấy isoflavonoid tổng hợp vào cây trồng năng lượng sinh học nhằm tăng khả năng đề
kháng, giảm thiệt hại mùa màng, và tăng sản lượng cho các nguyên liệu hóa học khác.
Sử dụng phương pháp miêu tả trong bài báo, các nhà nghiên cứu nhận biết được những enzim làm thay đổi
cấu trúc thành tế bào thực vật. Chúng giữ vai trò rất quan trọng trong việc thay đổi khả năng tiêu hóa của
thành tế bào, tạo ra sinh khối phù hợp cho việc chuyển hóa thành nguyên liệu sinh học.
Trong tự nhiên, isoflavonoid xuất hiện chủ yếu trong các cây họ đậu như cỏ ba lá, đậu nành, và cỏ linh lăng.
Nó làm tăng khả năng chống chịu của thực vật đối với bệnh dịch, giúp duy trì quan hệ cộng sinh giữa thực
vật và vi sinh vật sống trong rễ của chúng để tạo ra sinh khối. Một số nghiên cứu cũng nhận định rằng những
sản phẩm thực vật tự nhiên này có thể ngăn ngừa một số bệnh ung thư, bệnh tim mạch, và các triệu chứng
mãn kinh.
Khi nhóm nghiên cứu Brookhaven đánh dấu enzim tổng hợp isoflavonoid
bằng một loại protein phát huỳnh quang xanh, họ đã rất ngạc nhiên vì tìm
thấy loại enzim đã được đánh dấu nằm trong nhân tế bào thực vật (a). Đây là
sự khác biệt về cách phân bố thông thường của các loại enzim khác cùng họ
(c), từ đó cho thấy có tồn tại chức năng sinh học tiềm năng chưa hề được
phát hiện của enzim trong nhân tế bào. Khi protein này thu ngắn lại, không
thể xác định được vị trí của nhân được nữa (b), tiết lộ một hình thức phân bố
khác (d). (Ảnh: Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven)
Nhà sinh vật học Brookhaven Chang-Jun Liu, tác giả của bài báo cho biết: “Rất nhiều người quan tâm đến
việc cấy isoflavonoid tổng hợp vào các cây không thuộc họ đậu để mang lại lợi ích cho cả thực vật và con
người.”
Đây không phải là một công việc đơn giản. Thứ nhất, isoflavoniod sinh tổng hợp rất phức tạp, với nhiều

bước và cần sự tham gia của nhiều loại enzim. Một thách thức khác là sự tích lũy ở nồng độ cao đối với
những phân tử trung cấp có thể độc hại đối với thực vật.
Liu cho biết: “Những cây họ đậu đã tìm ra biện pháp tự bảo vệ bằng cách chuyển tích lũy từ những phân tử
trung cấp sang không bào hoặc thành tế bào”. Enzim thực hiện quá trình chuyển hóa này chính là enzim mà
Liu mong muốn tìm thấy.
Liu và các đồng tác giả suy luận rằng loại enzim này có thể thuộc về một họ enzim lớn thực hiện rất nhiều
chức năng sinh học gây ảnh hưởng đến sự gia tăng, phát triển, đề kháng, sinh tổng hợp, cũng như làm thay
đổi cấu trúc thành tế bào. Vì vậy họ bắt đầu tìm kiếm những gen chỉ dẫn tế bào tạo ra nhóm protein nói trên.
May mắn là gen sản xuất nhóm protein đó có những trình tự thông tin di truyền giống nhau. Sử dụng trình tự
“dấu hiệu” như một bản đồ, các nhà khoa học đã tìm kiếm những gen có dấu hiệu tương tự trong dữ liệu
gen của một loại cây họ đậu. Lần tìm kiếm đầu tiên cho ra 76 loại gen có vẻ như thuộc về nhóm gen này,
bao gồm những gen ra chỉ thị cho tế bào sản xuất enzim isoflavonoid.
Dựa trên phân tích tin sinh học và thí nghiệm gen, các nhà khoa học tập trung vào 9 gen. Sau đó họ cấy 9
gen này vào vi khuẩn E. coli để tạo ra protein, rồi kiểm tra khả năng thực hiện chức năng enzim của những
protein đó. Các nhà khoa học đã phát hiện thấy 3 loại enzim có những phản ứng mà họ đang tìm kiếm –
chuyển phân tử trung gian trong isoflavonoid sinh tổng hợp thành một dạng có thể lưu giữ bằng cách thêm
vào những chuỗi cácbon ngắn, quá trình này được gọi là acyl hóa.
Bước tiếp theo là kiểm tra 3 loại enzim acyl hóa này trong thực vật. Các khoa học gia thêm gen của từng
loại enzim vào thực vật thông thường ở môi trường phòng thí nghiệm, không phải cây họ đậu, đã có chứa
một số gen hình thành isoflavone không hoàn chỉnh, cuối cùng kiểm tra sản phẩm isoflavonoid acyl hóa.
Liu giải thích: “Áp dụng phương pháp này, chúng tôi đã có thể khẳng định rằng ít nhất một loại enzim có
phản ứng acyl đối với isoflavonoid thực vật”
Bên cạnh việc tìm ra enzim, thí nghiệm chứng minh các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc cấy sinh
tổng hợp isoflavonoid vào những loài thực vật không phải họ đậu, khiến triển vọng cấy sinh tổng hợp vào
cây trồng năng lượng sinh học tiến gần hơn với thực tiễn.
Liu cho biết: “Những enzim chúng tôi tìm thấy rõ ràng đã thực hiện biến đổi rất nhiều hóa chất có cấu trúc
tương tự. Chúng có thể được sử dụng trong ứng dụng trao đổi chất của nguyên liệu hóa học giá trị gia tăng
bằng cách thúc đẩy tích lũy hóa chất trong cây trồng năng lượng sinh học”.
Nghiên cứu được Phòng khoa học thuộc Cơ quan nghiên cứu sinh học và môi trường - Bộ năng lượng Hoa
Kỳ phối hợp với Chương trình nghiên cứu và phát triển - Phòng thí nghiệm Brookhaven đồng tài trợ. Ngoài

Liu, đội nghiên cứu bao gồm Xiao-Hong Yu - nhà nghiên cứu bậc sau tiến sĩ đang làm việc tại phòng thí
nghiệm Brookhaven, và Min-Huei Chen thuộc đại học Stony Brook.
Nguồn: Important Plant Enzymes Identified
Giải mã genome nhỏ nhất của vi khuẩn
[22/10/2006 - Sinh học Việt Nam]
1) Cuộc đua kiếm tìm genome sinh vật nhỏ nhất nay đã bất ngờ bước sang
một giai đoạn mới. Công trình mới
[1]
đã công bố genome ~422-kb của vi
khuẩn cộng sinh rệp cây, Buchnera aphidicola. Tuy nhiên, nhóm
Nakabachi et al
[2]
đã công bố genome thậm chí nhỏ hơn của loài vi khuẩn
cộng sinh ong thành trùng Carsonella ruddii. Như vậy, đây là hai genome
nhỏ nhất của vi khuẩn đã được giải mã tính đến thời điểm này. Mặc khác,
những genome này cũng thậm chí còn tương đương với kích thước geome
của lục lạp (<220 kb) và ty thể (<600 kb) của các loài thực vật trên cạn.
2) Các quan hệ cộng sinh là mối quan hệ sinh thái tương đối phổ biến ở các động vật không xương sống,
trong đó có các loài sâu bọ quan trọng trong nông nghiệp và y khoa. Người ta ước tính khoảng 10% nhu cầu
về các chất dinh dưỡng như cofactor, amino acid hoặc các chất thiết yếu khác mà côn trùng không thể tiếp
nhận qua thức ăn thì đều được cung cấp bởi các loài vi khuẩn nội cộng sinh trong cơ thể của chúng
[3]
. Đối
tượng được tập trung nghiên cứu nhiều nhất là loài vi khuẩn B. aphidicola. Loài vi khuẩn này đã sản sinh tất
cả các amino acid không thay thế, chỉ trừ tryptophan, bên trong một nhóm tế bào chuyên hóa của cơ thể rệp
cây. Những con rệp cây mẹ đã truyền vi khuẩn B. aphidicola cho con cháu mình đã từ vài trăm triệu năm
trước đây. Trong quá trình tiến hóa của mối quan hệ vật chủ - vật cộng sinh này, khoảng 75% genome của
loài B. aphidicola đã bị loại bỏ để còn lại genome khoảng 600 - 700 kb như hiện nay
[4],[5]
. Trong genome

này giờ đây chỉ còn lại những gene tối thiểu cần thiết cho quá trình sinh trưởng của vi khuẩn bên trong một
hệ sinh thái kép kín với vật chủ. Thực tế, khoảng 88% enzyme của loài cộng sinh này có thể dự đoán được
chức năng thông qua thuật toán network với các phản ứng sinh hóa mô phỏng điều kiện sinh lý nội cộng
sinh.
3) Không chỉ là genome vi khuẩn nhỏ nhất, hai genome này cũng là những genome ổn định nhất, vì không
đòi hỏi các DNA ngoại sinh, không chứa các trình tự lặp quá 25 bp, và không xảy ra sự tái tổ hợp nhiễm sắc
thể trong khoảng từ 50 đến 100 triệu năm gần đây
[5]
. Điều này cho thấy đây là một hệ thống sinh học cực kỳ
bền vững từ sau khi gọt bớt dần dần genome của loài cộng sinh
[5]
. Tốc độ biến mất một gene trong genome
được ước tính mất khoảng 5 đến 10 triệu năm
[5]
. Điều này phù hợp với ước đoàn của Muller về các đột biến
mất gene được tích lũy trong các quần thể nhỏ vô tính mà không có sự tiếp nhận thêm gene mới. Kết cục
những loài sinh vật như vậy có thể suy giảm sức sống theo thời gian cho đến khi tuyệt chủng hoàn toàn.
Người ta hiện này còn tranh cãi rằng quá trình thoái hóa gene có thể dừng lại hay genome loài nội cộng sinh
sẽ tiếp tục gọt rũa gần dần gây nên sự tử vong hàng loạt của loài vi khuẩn này cũng như sự suy thóai của
những vật chủ của chúng.
4) Hai geome mới được giải mã này đã vượt qua giới hạn của 2 genome giải mã trước đó cũng của B.
aphidicola có kích thước từ 615 đến 641 kb. Genome mới của B. aphidicola từ loài rệp cây Cinara cedri
(gọi là chủng B. aphidicola BCc) có một nhiễm sắc thể dài ~416 kb với 362 gene mã hóa protein và một
plasmit vòng dài 6 kb
[1]
. Trong khi đó, nhiễm sắc thể của loài C. ruddii chỉ dài ~160 kb mã hóa không quá
182 protein
[2]
. Cả hai vi khuẩn trên đều không mang các gene mã hóa hầu hết protein chức năng vận chuyển
và xuyên màng, phát hiện này khẳng định hệ thông vận chuyển tự do theo con đường khuyếch tán thụ động

để trao đổi các chất sinh dưỡng (metabolites) giữa vật chủ và vật cộng sinh. Người ta cũng không tìm thấy
gene nào mã hóa cho con đường sinh tổng hợp tryptophan trên BBc genome, mặc dù thực nghiệm đã chỉ ra
rằng các loài rệp cây sinh sống phụ thuộc vào nguồn tryptophan từ vi khuẩn
[1]
. Nhóm tác giả giả định rằng
quá trình biến mất gene tiếp theo trên genome vật nội cộng sinh sẽ là một biến đổi gây chết đối với các con
côn trùng. Nhóm Pérez-Brocal et al
[1]
đề xuất khả năng thoát khỏi tình thế này bằng cách thay thế chủng
BBCc bằng một vật cộng sinh thứ cấp để cung cấp nguồn tryptophan.
Đôi mắt to nhất trong thế giới động vật
[22/05/2008 - Sinh học Việt Nam]
Chiều hướng tiến hóa của mối
quan hệ nội cộng sinh. (Ảnh:
sciencemag.org)
Các nhà khoa học vừa tuyên bố phát hiện đôi mắt động vật to nhất trên trái
đất với đường kính lớn hơn một quả bóng đá. Đôi mắt này thuộc về một
con mực khổng lồ cực hiếm bị sa lưới hồi năm ngoái.
Con mực khổng lồ có biệt danh “quỷ biển”, dài 8m và nặng khoảng 450 kg, đã bị bắt ở vùng biển Ross Sea
ngoài khơi Nam Cực. Nó thuộc loài mực hiếm và bí ẩn có tên gọi Mesonychoteuthis hamiltoni có nghĩa là
mực khổng lồ.
“Quỷ biển” được bảo quản tại bảo tàng quốc gia New Zealand Te Papa Tongarewa ở thủ đô Wellington.
Đây là con mực trưởng thành lớn nhất từng cắn câu và cũng là con mực được bảo quản tốt nhất từ trước tới
nay.
Qua những nghiên cứu bước đầu, các nhà khoa học đã đo được kích thước mắt của con mực là 27cm với
thuỷ tinh thể tương đương với một quả cam. Một trong 2 mắt vẫn còn nguyên vẹn.
Kat Bolstad, chuyên gia nghiên cứu loài mực tại Đại học Công nghệ Auckland (New Zealand) nói: “Đây là
con mắt nguyên vẹn duy nhất của loài mực khổng lồ từng được tìm thấy và cũng là con mắt lớn nhất trong
thế giới động vật”.
Cho tới nay các nhà khoa học vẫn chưa biết nhiều về loài mực khổng lồ. Chúng được tin là có thể lặn sâu

2.000 mét và là những động vật săn mồi hung dữ.
Các nhà khoa học đang tiếp tục nghiên cứu thêm thông tin về loài mực khổng lồ như cách thức sinh hoạt và
săn mồi của chúng. Bảo tàng Te Papa Tongarewa đang có kế hoạch trưng bày con mực trước công chúng
sau khi hoàn tất quá trình nghiên cứu.
Những hình ảnh về con mực khổng lồ và đôi mắt lớn nhất trong thế giới động vật:
Đường kính mắt của con mực lớn hơn quả bóng đá.
Thuỷ tinh thể của mắt con
mực.
Mắt của con mực sau khi được rã đông.
Các nhà khoa học New Zealand nghiên cứu mắt của con mực tại bảo tàng Te Papa Museum ở Wellington.
Mark Fenwick, chuyên viên kỹ thuật của bảo tàng Te Papa Museum, chiếu đèn vào mắt của con mực.
Con mực khổng lồ cắn câu ở vùng biển ngoài khơi Nam Cực hồi năm ngoái
Tinh sạch protein
[10/10/2008 - Sinh học Việt Nam]
Sự tinh sạch của protein rất quan trọng vì từ protein tinh sạch chúng ta có thể xác định được trình tự acid
amin, mối liên hệ về tiến hóa giữa các protein trong những cá thể khác nhau và khảo sát các chức năng sinh
hóa của các protein đó. Hơn thế nữa, việc tinh thể hóa protein chỉ có thể thực hiện với những protein tinh
sạch và từ những tinh thể đó chúng ta sẽ biết được cấu trúc bậc 4 cũng như các đơn vị chức năng của protein
thông qua dữ liệu chiếu xạ tia X.
I. Giới thiệu chung
Vì vậy, quá trình tinh sạch protein không ngừng được cải tiến để đạt được độ tinh sạch cao nhất nhưng nhìn
chung một quá trình tinh sạch protein cũng cần đi qua các bước căn bản sau:
1. Nhận biết protein mục tiêu
2. Ly trích protein từ tế bào
3. Thu nhận protein mục tiêu dựa trên độ hoà tan, kích thước, điện tích, và liên kết ái lực
4. Phân tách protein bằng điện di trên gel
5. Xác định trọng lượng và khối lượng của protein
II. Nhận biết protein mục tiêu
Kết quả của sự tinh sạch là một mẫu protein chỉ chứa đúng một loại phân tử, ở đây là một loại protein mà
nhà sinh hóa quan tâm. Mẫu protein này chỉ là một phân đoạn chiếm 1% vật liệu ban đầu, vốn có thể là dịch

nuôi cấy tế bào hay một cơ quan riêng biệt lấy của thực vật hay động vật. Để xác định được protein mục tiêu
từ hỗn hợp protein, nhà sinh hóa cần thực hiện một thử nghiệm dựa vào đặc tính của protein đó. Nếu protein
mục tiêu là một enzyme thì thử nghiệm sẽ được thực hiện dựa trên hoạt tính của enzyme đó. Cụ thể như với
enzyme lactate dehydrogenase, một enzyme có vai trò trong việc sản xuất năng lượng từ glucose cũng như
tổng hợp glucose từ lactate, để xác định enzyme này thì dựa trên phản ứng của nó trong tế bào. Sau đó, dựa
vào khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh ở bước sóng 340nm của Nicotinamide adenine dinucleotide (NADH),
ta có thể đo được lượng ánh sáng được hấp thụ ở bước sóng 340nm trong một đơn vị thời gian để xác định
hoạt tính của enzyme lactate dehydrogenase. Trên thực tế việc tìm ra một thử nghiệm hiệu quả thường rất
khó, nhưng nếu có được một cách thử nghiệm càng đặc hiệu thì quá trình tinh sạch càng hiệu quả. Tuy
nhiên, để chắc chắn quá trình tinh sạch hoạt động tốt, chúng ta còn cần một thông số là lượng protein có
trong hỗn hợp được thử nghiệm.
Hiện nay có rất nhiều phương pháp phát hiện nhanh và chính xác nồng độ protein. Dựa vào 2 thông số thực
nghiệm là hoạt tính enzyme và nồng độ protein, ta có thể xác định hoạt tính riêng của enzyme tức là tỉ lệ
hoạt tính enzyme với hàm lượng protein có trong mẫu thử nghiệm. Hoạt tính riêng càng cao thì quá trình
tinh sạch càng hiệu quả hay nói cách khác, mục tiêu của việc tinh sạch là làm tăng tối đa hoạt tính riêng.
III. Ly trích protein từ tế bào
Khi đã tìm ra thử nghiệm phù hợp và chọn được nguồn protein, chúng ta cần phân đoạn dịch tế bào thành
nhiều phần và xác định xem phần nào chứa nhiều protein mục tiêu. Quá trình tìm phân đoạn mục tiêu được
phát triển bằng sự mày mò qua từng thí nghiệm. Bước đầu tiên là phá vỡ màng tế bào, tạo thành hỗn hợp
đồng chất. Sau đó phân đoạn hỗn hợp bằng ly tâm, dịch nổi chứa phân tử có trọng lượng thấp, những phân
tử có trọng lượng cao hơn lắng xuống đáy ống ly tâm. Dịch nổi lại được ly tâm lần nữa với lực mạnh hơn để
tạo cặn và dịch nổi mới. Tiến trình này, được gọi là ly tâm phân đoạn, sẽ tạo được nhiều phân đoạn khác
nhau với tỉ trọng giảm dần, mỗi phân đoạn này chứa hàng trăm phân tử protein khác nhau, sẽ được tinh sạch
sau khi đã qua thử nghiệm hoạt tính. Thông thường, một phân đoạn có hoạt tính cao sẽ là nguồn vật liệu cho
các kỹ thuật tinh sạch hiệu quả.
IV. Thu nhận protein mục tiêu dựa trên độ hoà tan, kích thước, điện tích, và liên kết ái lực
Hàng ngàn protein đã được tinh sạch ở dạng có hoạt tính dựa trên những đặc tính căn bản như độ hòa tan,
kích thước, điện tích và liên kết ái lực. Thông thường, một hỗn hợp protein sẽ trải qua nhiều giai đoạn phân
tách, mỗi giai đoạn dựa trên một đặc tính nhất định, để cuối cùng là một protein tinh sạch. Ở mỗi bước phân
tách, thử nghiệm xác định hoạt tính và xác định nồng độ protein đều được thực hiện. Lượng đáng kể protein

tinh sạch, khoảng vài miligram, có thể giúp ta biết được cấu trúc không gian ba chiều và cơ chế phản ứng
của nó. Vì vậy, sản lượng toàn phần là một điểm quan trọng của quá trình tinh sạch. Các kỹ thuật tinh sạch
thường dùng: tủa bằng muối, màng bán dẫn, sắc ký.
IV.1 Tủa bằng muối
Ở nồng độ muối cao, phần lớn protein sẽ giảm tính hòa tan, hiện tượng này gọi là tủa bằng muối (salting
out). Mỗi loại protein sẽ kết tủa ở một nồng độ muối nhất định. Vì vậy, hiện tượng tủa bởi muối có thể được
dùng để phân đoạn protein. Ví dụ như fibrinogen tủa ở nồng độ muối ammonium sulfate 0.8 M trong khi
phải đến nồng độ 2.4 M, albumin mới kết tủa. Hiện tượng này được sử dụng để tăng nồng độ của một dung
dịch protein loãng chứa các phân đoạn có hoạt tính của các bước tinh sạch trước. Nếu cần thiết, lượng muối
có thể được loại bỏ bằng sự thẩm tách
IV.2 Sự thẩm tách
Protein có thể được phân tách bằng sự thẩm tách thông qua màng bán dẫn, chẳng hạn màng cellulose với
nhiều lỗ. Những phân tử có cấu trức không gian nhất định lớn hơn dường kính của lỗ sẽ bị giữ lại bên trong
túi thẩm tách, trong khi đó, những phân tử nhỏ hơn và các ion sẽ đi qua các lỗ đó ra ngoài túi. Kỹ thuật này
dùng để loại bỏ muối hay tách những phân tử nhỏ, nhưng với kỹ thuật này không phân biệt được các loại
protein với nhau.
IV.3 Sắc ký
Sắc ký là một phương pháp phân tách quan trọng nhất trong sinh học phân tử vì nó thích hợp với nhiều loại
hợp chất và sản phẩm tinh sạch có thể được sử dụng ngay cho việc định lượng và định danh.
Một hệ sắc ký gồm pha tĩnh, pha động và mẫu cần phân tách. Trong đó, tùy vào loại mẫu cần phân tách ta có
thể lựa chọn loại sắc ký cũng như nguyên liệu cho pha cố định và pha di động.
Trong tinh sạch protein, có bốn phương pháp được ứng dụng nhiều nhất là sắc ký lọc gel dựa vào kích thước
của phân tử (size exclusion chromagraphy), sắc ký trao đổi ion dựa vào điện tích của phân tử (ion exchange
chromagraphy), sắc ký ái lực dựa vào ái lực của phân tử với một loại phân tử khác (affinity chromagraphy)
và sắc ký lỏng cao áp dựa vào kích thước của phân tử nhưng có độ phân giải cao nhờ vào áp suất (high
pressure liquid chromagraphy).
IV.3.1 Sắc ký lọc gel
Phương pháp này tốt hơn các phương pháp trên vì nó dựa vào kích thước phân tử. Mẫu sẽ được nạp vào đầu
một cột chứa nhiều hạt có lỗ làm từ polymer không tan nhưng có tính hydrate hóa cao như dextran, agarose
(những dạng cabohydrate) hay polyacrylamide. Sephadex, Sepharose, và Bio-gel là những loại gel phổ biến

trên thị trường có sẵn những hạt có lỗ với đường kính chuẩn là 100µm (0.1mm). Những phân tử nhỏ có thể
ở cả bên trong lẫn giữa các hạt, trong khi đó những phân tử lớn hơn chỉ có thể ở bên ngoài các hạt. Vì vậy,
những phân tử có kích thước lớn trong cột sẽ chảy nhanh hơn và ra ngoài trước . Phân tử có kích thước trung
bình, có thể thỉnh thoảng vào được bên trong hạt sẽ rời khỏi cột ở vị trí giữa; còn những phân tử nhỏ sẽ phải
đi qua đoạn đường dài hơn, quanh co nên sẽ ra sau cùng.
IV.3.2 Sắc ký trao đổi ion
Tại bất kỳ một điểm pH nào trừ điểm đẳng điện, các protein đều có mang một điện tích tương ứng với điểm
pH đó. Dựa vào điện tích thực của chúng tại một điểm pH nhất định, ta có thể phân tách hỗn hợp protein.
Phương pháp này gọi là phương pháp sắc ký trao đổi ion. Trong phương pháp này, pha tĩnh là những hạt
mang sẵn một điện tích nhất định, những hạt này sẽ tương tác với các phân tử (protein) mang điện tích trái
dấu với chúng. Cụ thể, nếu hạt mang điện âm (như cột carboxymethyl-cellulose (CM-cellulose)), tiến trình
được gọi là sắc ký trao đổi ion dương, thì sẽ tương tác với những phân tử mang điện tích dương. Ngược lại,
nếu hạt mang điện tích dương (như cột diethylaminoethyl-cellulose (DEAE-cellulose)), gọi là sắc ký trao
đổi ion âm, thì tương tác với phân tử mang điện tích âm. Vì thế, những protein cùng dấu với cột sẽ chạy ra
khỏi cột trong khi những protein trái dấu bị giữ lại cột. Để phóng thích những protein này, ta tăng nồng độ
ion của pha động, những ion này sẽ thế phân tử protein tương tác với các hạt mang điện tích. Ví dụ, trong
sắc ký trao đổi ion dương, ta thêm muối natri clorua hay muối khác trong dung dịch tách giải bởi vì ion natri
sẽ tranh bám vào cột với các protein có điện tích dương, do đó, những protein mang điện tích dương được
phóng thích ra ngoài cột lần lượt theo độ lớn về điện tích.
Hình 1: minh họa sắc ký trao đổi ion
Hình 2: minh họa cơ chế giữa protein trong hệ sắc ký trao đổi ion
(a) Những hạt mang điện tích dương sẽ trao đổi ion âm với dung dịch đệm. Protein tích điện âm cũng ion
dương tương tác với nó
(b) Khi protein gắn với hạt, protein thay thế những ion âm tương tác với hạt cũng như hạt thay thế những ion
dương tương tác với protein
IV.3.3 Sắc ký ái lực
Đây là một phương pháp rất hiệu quả và được ứng dụng rộng rãi trong việc tinh sạch protein. Kỹ thuật này
dựa trên ái lực cao của nhiều protein với những nhóm hóa học chuyên biệt. Ví dụ, concanavalin A, một loại
protein thực vật, có thể được tinh sạch khi cho qua cột mang những phân tử glucose bằng liên kết cộng hóa
trị. Concanavalin A gắn vào cột bởi vì nó có ái lực cao với glucose, trong khi đó những protein khác thì

không. Concanavalin A có thể được tách giải khỏi cột khi ta cho thêm dung dịch glucose đậm đặc vào. Phân
tử đường trong dung dịch sẽ gắn với Concanavalin A thay thế những phân tử glucose nối với cột.
Hình 3: minh họa cho cơ chế tinh sạch Concanavalin A bằng sắc ký ái lực
Sắc ký ái lực còn là một công cụ hữu hiệu trong việc tách các yếu tố phiên mã, những protein điều hòa sự
biểu hiện gen thông qua việc gắn đặc hiệu với trình tự DNA. Hỗn hợp protein thấm qua cột có chứa những
trình tự DNA đặc hiệu được gắn vào thể mang; những protein có ái lực cao với trình tự DNA sẽ bắt vào các
trình tự và được giữ lại. Trong thí dụ này, yếu tố phiên mã sẽ được phóng thích khi rửa cột với dung dịch có
hàm lượng muối cao. Ngoài ra, hiện nay người ta dựa vào tính đặc hiệu giữa kháng nguyên và kháng thể để
tinh sạch kháng nguyên hay kháng thể. Nhìn chung, sắc ký ái lực có thể được dùng để tách một protein vốn
có khả năng nhận biết một nhóm X bằng nối cộng hóa với nhóm này hay những chất dẫn xuất của nó được
gắn trên một cái cột, sau đó nạp hỗn hợp protein vào cột, cột này sẽ được rửa lại để loại bỏ những protein
không tạo được nối, cuối cùng là tách giải protein mục tiêu bằng dung dịch X với nồng độ cao hay thay đổi
điều kiện để làm giảm lực liên kết. Sắc ký ái lực là phương pháp tinh sạch hiệu quả nhất khi tương tác giữa
protein và phân tử được dùng như mồi bắt protein có độ chuyên biệt cao.
IV.3.4 Sắc ký lỏng cao áp
Kỹ thuật sắc ký lỏng cao áp là một dạng mở rộng của kỹ thuật sắc ký cột có khả năng phân tách protein
được cải thiện đáng kể. Bản thân vật liệu tạo cột vốn đã có sự phân chia rõ ràng và như thế sẽ có nhiều vị trí
tương tác dẫn đến khả năng phân tách được tăng lên đáng kể. Bởi vì cột được làm từ vật liệu mịn hơn nên
phải có một áp lực tác động lên cột để có được một tốc độ chảy thích hợp. Kết quả thực có sự phân giải cao
và phân tách nhanh.
V. Phân tách protein bằng điện di trên gel
Để đánh giá quá trình tinh sạch protein có hiệu quả hay không, ngoài cách xác định hoạt tính đặc trưng của
protein có tăng lên sau mỗi bước tinh sạch, còn một cách là làm hiện hình các protein hiện diện trong mẫu
sau mỗi bước; điều này được thực hiện nhờ kỹ thuật điện di.
V.1 Điện di một chiều
Một phân tử có mang điện tích sẽ di chuyển trong điện trường. Hiện tượng này, được đặt tên là điện di, giúp
hướng tới một kỹ thuật rất mạnh để phân tách protein và các đại phân tử khác như DNA và RNA. Vận tốc di
chuyển (v) của một protein (hay bất kỳ phân tử nào) trong điện trường phụ thuộc vào lực điện trường (E),
điện tích thực của protein (z) và hệ số ma sát (f)
Lực điện Ez kéo phân tử mang điện tích tới điện cực trái dấu bị cản trở bởi lực kéo của độ nhớt fv tăng lên

do sự ma sát giữa phân tử đang chuyển động với môi trường. Lực ma sát phụ thuộc vào cả khối lượng, hình
dạng của phân tử đang di chuyển lẫn độ nhớt (η) của môi trường. Với một khối cầu có bán kính là r, ta có
Điện di luôn được thực hiện trên gel (hay trên vật thể rắn như giấy) bởi vì gel giống như một cái ray phân tử
sẽ làm tăng sự phân tách. Những phân tử nhỏ hơn kích thước lỗ gel sẽ có thể di chuyển xuyên qua gel, trong
khi đó những phân tử lớn hơn lỗ gel thì gần như không di chuyển. Những phân tử có kích thước trung bình
di chuyển trong gel với nhiều vận tốc khác nhau. điện di được thực hiện trên một bảng polyacrylamide
mỏng, thẳng đứng. Hướng của dòng điện từ trên xuống.
Gel polyacrylamide, được tạo thành từ sự polymer hóa acrylamide và sự liên kết chéo của
methylenebisacrylamide, được chọn làm môi trường cho điện di vì nó có tính trơ về mặt hóa học và được
tạo hình nhanh chóng. Điện di là một cách lọc qua gel mà theo đó tất cả các phân tử, không xét về kích
thước, sẽ bị tác động một lực để di chuyển trong cùng một chất nền. Gel ở đây có thể xem tương đương với
một hạt trong cột lọc gel.
Các protein có thể được phân tách dựa trên khối lượng bằng điện di trên acrylamide dưới điều kiện đã bị
biến tính. Hỗn hợp protein được hòa tan trong dung dịch sodium dodecyl sulfate (SDS), một chất tẩy mang
điện tích âm sẽ phá tất cả các nối không cộng hóa trị của protein ban đầu. Mercaptoethanol (2-thioethanol)
hay dithiothreitol cũng có thể được thêm vào để làm giảm số nối disulfide. Phức hợp SDS với protein đã bị
biến tính có một điện tích thực âm tỉ lệ thuận với khối lượng của protein. Điện tích âm có được do gắn với
SDS lớn hơn rất nhiều điện tích của bản thân protein ban đầu; vì thế, điện tích ban đầu của protein không
ảnh hưởng đáng kể đến điện tích của phức hợp. Phức hợp SDS-protein sau đó sẽ là mẫu để chạy điện di. Khi
điện di kết thúc, những protein trên gel sẽ được nhìn thấy là một dãy các băng bằng cách nhuộm với bạc hay
một chất nhuộm màu như Coomassie blue. Những đánh dấu phóng xạ có thể được phát hiện bằng cách đặt
một tấm phim chụp x quang lên miếng gel, quá trình này gọi là phóng xạ tự ghi.
Những protein nhỏ di chuyển nhanh trong gel, trong khi những protein lớn ở phía đầu, gần vị trí nạp mẫu.
Tính di động của phần lớn các chuỗi polypeptide dưới những điều kiện như thế tỉ lệ với khối lượng của
chúng. Tuy nhiên, cũng có vài protein giàu carbohydrate và protein màng không tuân theo mối tương quan
này. SDS-PAGE có độ phân tách cao, cho kết quả nhanh và độ nhạy cao. Chỉ với lượng nhỏ khoảng 0.1ug
(~2pmol) protein đã cho vạch rất rõ khi nhuộm với Coomassie blue và thậm chí ít hơn (~0.02ug) vẫn có thể
được phát hiện khi nhuộm bằng bạc. Những protein chênh lệch về khối lượng khoảng 2% (ví dụ: 40 kD và
41 kD hay khác nhau khoảng 10 acid amin) có thể phân biệt được bằng SDS-PAGE.
Vì vậy, SDS-PAGE giúp chúng ta đánh giá kết quả của quá trình tinh sạch. Với những phân đoạn đầu tiên,

kết quả là dãy gồm rất nhiều protein. Nhưng qua mỗi bước tinh sạch, số lượng protein sẽ giảm và sẽ có một
băng ngày càng đậm. Vạch đó tương ứng với protein mục tiêu.
V.2 Điện di dựa vào điểm đẳng điện
Các protein còn có thể được phân tách bằng điện dựa vào tỉ lệ giữa số acid amin có tính acid và số acid amin
có tính base của chúng. Điểm đẳng điện của một protein (pI) là điểm pH mà ở đó điện tích thực của nó bằng
0. Tại điểm pH này, tính di động của protein trong điện trường cũng bằng 0 bởi vì z trong công thức (1)
bằng 0. Mỗi một protein có một pI riêng; ví dụ như pI của cytochrome C, một protein vận chuyển ion có
tính base cao, là 10.6, trong khi pI của albumin huyết thanh, một protein có tính acid trong máu, là 4.8. Giả
định cho một hỗn hợp protein chạy trong điện trường trong một miếng gel với một khuynh độ pH, không có
sự hiện diện của SDS. Mỗi protein sẽ di chuyển cho đến khi nó đến vị trí mà tại đó pH bằng pI của nó. Dựa
vào hiện tượng này, ta có phương pháp phân tách protein dựa vào điểm đẳng điện của protein. để tạo