Dùng công cụ AI, các nhà khoa học rút gọn mã gen từ 20 xuống 19 axit amin

Mã gen đóng vai trò trung tâm đối với sự sống. Với một vài biến thể nhỏ, mọi sinh vật đều sử dụng cùng một bộ ba cơ sở DNA để mã hóa cho 20 axit amin giống nhau. Chúng ta chưa phát hiện ra ngoại lệ lớn nào đối với quy tắc này, dẫn đến kết luận của các nhà nghiên cứu rằng mã này có thể đã xuất hiện từ tổ tiên chung cuối cùng của mọi sự sống trên Trái Đất. Tuy nhiên, đã có nhiều suy đoán có cơ sở về cách mã gen ban đầu đã tiến hóa.

Hầu hết các giả thuyết đều cho rằng các dạng sống sơ khai có mã gen chưa hoàn chỉnh và sử dụng ít hơn 20 axit amin. Để kiểm chứng các giả thuyết này, một nhóm nghiên cứu từ Đại học Columbia và Harvard đã quyết định xem liệu họ có thể loại bỏ một trong 20 axit amin hiện nay hay không. Và trong nỗ lực đầu tiên, họ đã thiết kế kỹ thuật một phần của ribosome - máy móc tổng hợp protein trong tế bào - có thể hoạt động mà không cần sử dụng một axit amin vốn được coi là thiết yếu: isoleucine.

Thay đổi mã gen

Đầu tiên, tại sao lại làm điều này? Hầu hết các công việc trong lĩnh vực này tập trung vào việc thay đổi mã gen theo các cách hữu ích, chẳng hạn như sử dụng nhiều hơn 20 axit amin để tạo ra các phản ứng hóa học thú vị.

Tuy nhiên, việc đi theo hướng ngược lại - giảm bớt số lượng axit amin - mang lại những hiểu biết sâu sắc về lịch sử tiến hóa. Bằng cách chứng minh rằng sự sống có thể hoạt động với mã gen "thiếu hụt", các nhà khoa học càng thêm tin tưởng vào khả năng các sinh vật nguyên thủy đã sử dụng các phiên bản mã gen đơn giản hơn trước khi phát triển phức tạp như ngày nay.

Việc sử dụng các công cụ trí tuệ nhân tạo (AI) trong nghiên cứu này là một bước tiến quan trọng. AI đã giúp nhóm nghiên cứu mô phỏng và thiết kế lại cấu trúc ribosome phức tạp, một nhiệm vụ mà nếu chỉ dựa vào phương pháp truyền thống sẽ tốn rất nhiều thời gian và công sức. Kết quả này mở ra những cánh cửa mới cho sinh học tổng hợp, nơi chúng ta không chỉ thêm các chức năng mới vào sinh vật mà còn có thể tinh gọn hóa bộ máy di truyền của chúng.