Các nhà khoa học đã tạo ra một chủng vi khuẩn với mã di truyền hoàn toàn khác với bất kỳ dạng sự sống nào trong tự nhiên, đánh dấu một bước tiến mang tính đột phá trong sinh học tổng hợp.

Vi sinh vật này có tên là Syn57, là phiên bản được tạo ra trong phòng thí nghiệm từ vi khuẩn Escherichia coli (E. coli), thường gây nhiễm trùng đường ruột, đường tiết niệu và nhiều bộ phận khác của cơ thể.

Khác với toàn bộ sự sống được biết đến đều dựa vào 64 codon (trình tự ADN gồm có 3 ký tự cho biết tế bào phải tạo ra loại protein nào), Syn57 chỉ sử dụng 57 codon. ADN được xem như một cuốn sách dạy nấu ăn, trong đó mỗi codon là một từ gồm ba chữ cái, chỉ cho tế bào biết nên dùng loại axit amin (nguyên liệu) nào. Các dạng sự sống thông thường có hạn chế là đưa ra một số chỉ dẫn trùng lặp, trong khi Syn57 đã loại bỏ tình trạng này mà vẫn hoạt động hoàn hảo và mở ra vô số khả năng mới, cho phép các nhà khoa học tạo ra các protein và hợp chất tổng hợp chưa từng có.

Mã di truyền bất thường của Syn57 cũng giúp nó kháng virus, do virus phụ thuộc vào ngôn ngữ ADN tiêu chuẩn để chiếm đoạt tế bào. Vì mã của Syn57 quá khác biệt, nó khó có khả năng trộn lẫn với các sinh vật tự nhiên, giảm bớt lo ngại về an toàn sinh học. Đột phá này sẽ mở đường tạo ra các loại thuốc mới, vật liệu tiên tiến và những dạng sự sống tổng hợp vượt ra ngoài tự nhiên.

Để thực hiện dự án nghiên cứu khổng lồ này, các nhà khoa học đã chia bộ gen thành 38 mảnh, mỗi mảnh dài khoảng 100.000 ký tự ADN. Họ tạo ra từng mảnh trong nấm men, rồi chèn vào E. coli bằng phương pháp uREXER, kết hợp CRISPR-Cas9 và các công cụ khác để thay thế ADN tổng hợp chỉ trong một bước.

Một số vùng của bộ gen làm chậm quá trình tăng trưởng hoặc chống lại thay đổi, nhưng nhóm nghiên cứu đã giải quyết vấn đề bằng cách điều chỉnh trình tự gen, gỡ rối các gen chồng lấn và chọn lọc cẩn thận codon nào sẽ thay thế. Từng bước, các mảnh này được ghép lại thành vi khuẩn tổng hợp hoàn chỉnh. Kết quả là Syn57 trở thành sinh vật được tạo ra nhiều nhất từ trước tới nay, chứng minh sự sống vẫn có thể tồn tại với mã di truyền nhỏ gọn và đơn giản hơn nhiều.

Syn57 có thể sinh tồn nhưng rất yếu ớt. Trong khi E. coli tự nhiên nhân đôi sau 1 giờ, Syn57 mất tới 4 giờ. Vi khuẩn phát triển trên bề mặt dạng thạch và trong dung dịch dinh dưỡng, nhưng chậm gấp bốn lần E. coli tự nhiên. Do đó, nhóm nghiên cứu hiện đang thử nghiệm hỗ trợ Syn57 sinh trưởng nhanh hơn. Nếu thành công, các nhà khoa học có thể lập trình Syn57 thực hiện những nhiệm vụ mà vi khuẩn thường không làm được.

Ngoài 20 axit amin tiêu chuẩn mà mọi dạng sự sống đều sử dụng để sản sinh protein, các nhà hóa học có thể tạo ra hàng trăm axit amin khác. Bảy codon còn thiếu của Syn57, có thể được gán cho những axit amin “phi tự nhiên” này, cho phép vi khuẩn sản xuất thuốc mới hoặc phân tử hữu ích khác.

Syn57 cũng có thể giúp các vi sinh vật mới an toàn hơn trong môi trường. Vi khuẩn thường trao đổi gen rất dễ dàng, có thể gây nguy hiểm nếu ADN biến đổi phát tán ra ngoài. Tuy nhiên, một gen từ Syn57 sẽ trở nên “vô nghĩa” đối với vi khuẩn tự nhiên do nó có mã di truyền độc nhất, ngăn chặn việc sử dụng bên ngoài phòng thí nghiệm.

N.P.D (NASTIS), theo Dailymail, 8/2025