Tại sao DNA là thư viện vô tận của sự sống

DNA có thể được hình dung như một “thư viện” khổng lồ chứa vô số khả năng của sự sống. Với chỉ bốn loại nucleotide Adenine (A), Thymine (T), Guanine (G) và Cytosine (C) số lượng trình tự DNA có thể hình thành là gần như vô hạn. Trong không gian đó, những trình tự có khả năng tạo nên sự sống hoặc mang lại một chức năng sinh học hữu ích chỉ chiếm một phần rất nhỏ.

Quá trình tiến hóa là một cách tự nhiên để “khám phá” không gian trình tự DNA. Qua hàng tỷ năm, các biến dị di truyền và chọn lọc tự nhiên đã tạo nên sự đa dạng của sự sống trên Trái đất. Con người cũng tham gia vào quá trình khai thác những khả năng này từ hàng nghìn năm trước thông qua việc thuần hóa cây trồng, vật nuôi và chọn lọc những đặc tính mong muốn. Quá trình thuần hóa ngô từ cỏ teosinte là một ví dụ tiêu biểu cho việc những thay đổi nhỏ trong vật liệu di truyền có thể tạo ra những đặc điểm mới có giá trị.

Sự phát triển của khoa học di truyền đã từng bước mở rộng khả năng can thiệp vào DNA. Từ chọn giống truyền thống, con người đã tiến tới gây đột biến chủ động và sau đó là tổng hợp DNA theo trình tự được thiết kế. Những tiến bộ này tạo tiền đề cho công nghệ tổng hợp hệ gen và mở rộng khả năng khám phá không gian đa dạng của các trình tự DNA.

Tuy nhiên, việc tạo ra các trình tự mới chỉ là bước đầu. Thách thức lớn hơn là xác định trong hàng vô số khả năng đó đâu là những trình tự có ý nghĩa hoặc tiềm năng ứng dụng. Đây là lĩnh vực mà trí tuệ nhân tạo (AI) được kỳ vọng đóng vai trò quan trọng. Các công cụ AI như AlphaFold, Boltz và ESM, cùng với những cơ sở dữ liệu sinh học quy mô lớn và công nghệ tổng hợp DNA, đang giúp các nhà khoa học từng bước phân tích, dự đoán và lập bản đồ không gian trình tự DNA. Sự kết hợp giữa AI, dữ liệu sinh học và công nghệ tổng hợp DNA có thể mở rộng đáng kể khả năng khám phá những chức năng sinh học mới.

Phong Du - Tia Sáng.

(Xem chi tiết tại https://tiasang.com.vn/tai-sao-dna-la-thu-vien-vo-tan-cua-su-song-5129730.html)