Sự tích tế bào – the tale of cells

Khởi đầu và sinh trưởng

Ngày xửa ngày xưa khi thế giới còn hoang sơ và chưa có sự sống. Trên trời thì sấm chớp đùng đùng, dưới mặt đất thì dung nham nóng chảy. Dung nham đem những nguyên tố sâu trong lòng đất phụt lên cao, gặp phải biển lạnh ngay lập tức nguội đi còn nước biển thì bốc hơi. Khi nóng, khi lạnh, khi gió, khi chớp, các nguyên tố không ngừng bị tách rã rồi lại hợp thành trong một cái nồi trộn lẫn nhào nặn của tự nhiên.

Và rồi một ngày nọ, những nguyên tố ấy hợp nhất và vô tình tạo thành tế bào đầu tiên. Khi tế bào đầu tiên thức tỉnh, nó chỉ có một mong muôn duy nhất đó là sinh tồn. Nhưng giữa một thế giới đầy biến động và thay đổi như thế này, nó không biết phải làm thế nào để tồn tại. Và rồi nó nảy ra một ý tưởng, nếu như có đến hai tế nào, thì dù chẳng may nó chết đi, sẽ vẫn còn một bản thể nữa của nó đang tồn tại. Và thế là với một ý chí quyết tầm không ngừng, tế bào bắt đầu gom góp các hạt vật chất xung quanh. Nó dần to lên khi càng lúc càng gom nhiều hạt vật chất cho đến khi đủ lượng, nó dùng những hạt vật chất đó nhào nặn lên một bản thể nữa và tách ra làm hai. Sự phân bào đầu tiên hình thành.

Trong một thời gian dài, mọi thứ diễn ra theo một cách cân bằng động. Tế bào không ngừng nhân bản lên nhiều thêm nữa. Tuy chỉ đơn giản là hấp thụ vật chất rồi nhào nặn bản thể mới, cuộc sống cũng vẫn chẳng dễ dàng gì. Có những nơi nhiều tài nguyên nhưng cũng thường xảy ra những biến động như sấm sét, dung nham, giá lạnh, … nên tế bào sinh ra thêm bao nhiêu lại chết bấy nhiêu. Còn có cả những nơi cằn cỗi hiếm hoi tài nguyên, tế bào không thể tạo thêm nhiều bản thể. Dù vậy, vẫn có những nơi ổn định với tài nguyên dồi dào và khí hậu ôn hòa. Đó là những nơi mà tế bào có thể sinh trưởng và nhân rộng trong yên bình.

Nhưng sự bình yên không kéo dài mãi. Một sự kiện kỳ lạ xuất hiện, mang tên đột biến. Một lỗi nhỏ trong quá trình nhân bản đã khiến một bản sao có ngưỡng nhân bản cao hơn bình thường. Tế bào đó vẫn hấp thụ vật chất và lớn như những tế bào khác nhưng thay vì nhân bản khi đã đủ lớn, nó vẫn tiếp tục hấp thu và tiếp tục phình to ra và chỉ chịu nhân bản sau khi nó đã to gần như gấp đôi, gấp ba lần các tế bào khác. Không nhận thức được điều khác lạ trong mình, tế bào đó tiếp tục tạo ra những bản sao khổng lồ như thế. Những tế bào to lớn này tiêu thụ nhiều tài nguyên hơn bình thường và nhanh chóng vét cạn những vật chất xung quanh đến nỗi không còn đủ ăn nữa và trở nên đói khác.

Trong một lần tình cờ một tế bào cỡ lớn va phải một tế bào nhỏ. Tế bào lớn trong cơn đói cồn cào đã không còn phân biệt được bạn hay thù. Nó hấp thụ luôn cả tế bào nhỏ và dùng những vật chất thu được để nuôi lớn mình. Và thế là những tế bào lớn xem những tế bào nhỏ như thức ăn, hấp thụ luôn tế bào nhỏ nếu như va phải và ngày càng nhân rộng hơn nữa. Số lượng tế bào nhỏ dần giảm đi trong khi tế bào lớn nhân lên không ngừng.

Đa bào

Những tế bào nhỏ chật vật dưới sự thống trị của những tế bào lớn. Chúng nơm nớp lo sợ không biết dòng đời đưa đẩy có đưa chúng vào miệng tế bào lớn nào hay không. Càng áp lực và sợ hãi, các tế bào càng dễ mắt sai lầm trong quá trình nhân bản. Đột biến lại một lần nữa xuất hiện. Một tế bào vì quá lo sợ mà quên mất hẵn làm sao để tách bản sao của mình ra khỏi cơ thể. Và thế là, thay vì hai tế bào đơn lẻ được tách ra thì giờ đây thành tế bào của chúng dính lại với nhau. Tế bào này đi đâu thì tế bào kia theo đấy. Sự cồng kềnh của hai tế bào khiến chúng di chuyển không được như những tế bào đơn khác. Chúng thở dài chắc mẩm rằng mình kiểu gì cũng bị tóm bởi một tế bào lớn nào đó và rồi cả hai sẽ bị nuốt chửng. Nếu chúng tách ra được thì một đứa mất thì vẫn còn một đứa kia. Nhưng giờ thì chết cả đám.

Thú vị thay, ngược lại hoàn toàn với sự lo sợ của hai tế bào dính nhau. Việc chúng dính nhau khiến tổng thể tích to hơn bình thường và tế bào lớn không thể nào nuốt chửng chúng được. Chúng va phải không biết bao nhiêu tế bào lớn nhưng không hề bị nuốt chửng, trong khi những người bạn tế bào nhỏ khác lần lượt thành thức ăn cho các tế bào lớn.

Mừng thầm, cặp tế bào dính nhau ấy quay lại quá trình sinh trưởng của mình. Nhưng ngặt nỗi, cả hai là bản sao của nhau nên chẳng tế bào nào còn nhớ cách tách ra cả. Và thế là cụm dính nhau ấy ngày càng nhiều lên, từ 2 tế bào thành 4 tế bào, rồi 8 tế bào, rồi 16 tế bào, … Khối đa bào ấy càng ngày càng to, ngày càng nặng. Những dòng nước không còn đẩy chúng đi xa được nữa và khả năng di chuyển của chúng càng lúc càng hạn chế. Tránh được các tế bào lớn nuốt chửng nhưng giờ lại không thể di chuyển đến những chỗ có tài nguyên mới để sinh trưởng. Đã vậy còn những tế bào bị kẹt ở bên trong thể đa bào to lớn ấy không thể tiếp xúc được môi trường bên ngoài để nhận lấy thức ăn.

Thể đa bào tuy không thể sinh trưởng mạnh mẽ nhưng cũng không đối mặt với nguy hiểm bị ăn mất. Những tế bào cứ thế nhân ra và chết đi trong thể đa bào ấy. Đôi khi có những va đập với môi trường bên ngoài, bị đá tảng, lốc xoáy xé toạc ra thì thể đa bào ấy mới phân tách thành những cá thể đa bào khác, mang theo hy vọng nhỏ nhoi tìm được một chân trời mới để sinh trưởng.

Thời gian cứ trôi, nhưng thời gian mang theo mầm mống của đột biến. Một số tế bào trong thể đa bào dần hình thành những bộ phận khác biệt nhau trong quá trình nhân rộng ra. Có tế bào thì bắt được ánh sáng và phản ứng hình thành thức ăn ngay trong tế bào đó. Có tế bào thì trở nên nhạy với các dưỡng chất trong đất và hấp thụ chúng dễ dàng. Có tế bào bỗng trở nên trơn tuộc, không tách ra được nhưng trược đi dễ dàng trong thể đa bào. Thế là các tế bào bỗng nảy ra một ý tưởng: trao đổi. Những tế bào nhận ánh sáng sau khi ăn đủ thì phần thừa đưa cho các tế bào di chuyển, chúng lấy một ít rồi đem phần còn lại chia cho các tế bào khác. Những tế bào hấp thụ dưỡng chất trong đất nhận lấy phần chia rồi đổi lại những dưỡng chất chúng hấp thụ được. Và thế là, bằng cách làm việc cùng nhau, các tế bào đã giúp nhau cùng tồn tại. Mỗi người một việc.

Di chuyển và trải rộng

Việc chia sẻ công việc đã giúp các tế bào sống sót tốt hơn. Tuy nhiên đi kèm với đó lại là một vấn đề khác lớn hơn: tài nguyên cạn kiệt. Những nguồn năng lượng dồi dào như mặt trời không phải lúc nào cũng cố định còn những nguồn năng lượng cố định nhưng dưỡng chất trong đất lại không thể dồi dào mãi.

Ban đầu những thể đa bào khi phát hiện được môi trường tốt, chúng cố gắng tìm cách bám trụ lại để không bị dòng đời cuốn đi nữa. Những tế bào gần mặt đất trở nên mạnh mẽ, cứng cáp hơn để cùng nhau bám trụ vào đất, trong khi những tế bào trên cao xếp lại thành bản rộng để có thể hấp thu được nhiều ánh sáng nhất. Nhưng rồi đất cũng cằn cỗi, còn mặt trời khi mọc khi lặn. Nhận thấy rằng chúng không thể trụ lại tại một nơi quá lâu dài nếu không có những điều kiện khí hậu thích hợp để bổ sung thêm dưỡng chất, những tế bào trong thể đa bào lại lo lắng về số phận của chúng. Và lo lắng lại đem đến những đột biến mới.

Một số tế bào quyết định rằng cần phải tách ra để có thể sống sót. Nhưng nếu như tách ra đơn lẻ, chúng sẽ lại gặp nguy hiểm ngoài kia khi những tế bào to lớn săn mồi vẫn có thể còn tồn tại. Thế là những tế bào trong thể đa bào ấy gửi gắm tất cả những gì chúng có vào một nhóm nhỏ các tế bào, được bảo bọc bởi những tế bào cứng cáp để bảo vệ còn bên trong là những tế bào đủ kỹ năng để có thể xây dựng lại một chỉnh thể đa bào mới. Dưỡng chất cũng được đưa vào để những tế bào này duy trì đủ lâu để có thể tìm ra một chân trời mới. Khi mọi thứ đã sẵn sàng, nhóm tế bào kia nương theo gió, theo mưa để đi đến những vùng đất mới. Gieo hạt hình thành.

Một thể đa bào khác lại có một cách tiếp cận khác. Nhiều tế bào trong nhóm đó đã đột biến thành những tế bào mạnh mẽ, liên kết chặc chẽ với nhau. Chúng có thể co giãn phù hợp tùy theo nhu cầu của một tế bào khác ra tín hiệu. Và thế là những tế bào đó bắt đầu tìm hiểu môi trường xung quanh kỹ lưỡng hơn, bám vào các mô nhấp nhô trên mặt đất hay đẩy nước ở xung quanh để đẩy cả thể đa bào cùng nhau tiến tới. Di chuyển hình thành.

Với những cách thức khác nhau, các tế bào đã hợp lực lại để cùng tồn tại, đưa nhau đến những chân trời mới với nhiều tài nguyên hơn nữa.

Lặp lại

Sau nhiều năm trôi qua, những cá thể đa bào đã không ngừng đột biến và tiến hóa. Những cấu trúc trong thể đa bào đó ngày càng phức tạp hình thành nên những cơ quan chuyên biệt, những chức năng tấn công hay phòng vệ. Thế giới ngày càng trở nên sinh động hơn và tất cả đã bắt đầu từ một tế bào bé nhỏ khát khao được sống.

Tuy nhiên cuộc sống vẫn không dễ dàng gì. Tài nguyên của thế giới vẫn là hữu hạn, khi nhiều cá thể phát triển sẽ dẫn đến tranh giành lẫn nhau. Giờ không còn là những cá thể đơn bào lớn mà là những thể đa bào tiến hóa để tấn công và hấp thụ các thể đa bào khác. Cuộc đấu tranh giành giật sự sống chưa bao giờ ngừng nghỉ. Nhưng đó cũng là tiền đề để cho đột biến hình thành và chọn lọc. Nhờ có sự tranh giành đó mà mới có đa dạng sinh học như bây giờ.

Và cuộc tranh giành này sẽ còn lặp lại.