Bước ngoặt sinh học 2026: Tổng hợp thành công tế bào nhân tạo mô phỏng sự sống

1. Tổng hợp tế bào “sống” từ những phân tử “không sống”

Sự sống được đặc trưng bởi việc sử dụng năng lượng, tăng trưởng, sinh sản và phát triển, những quá trình này chỉ quan sát thấy ở các sinh vật tự nhiên. Trong nhiều thế kỷ, câu hỏi về điều gì làm cho một vật thể “sống” đã thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học và triết học. Các nhà sinh học đã cố gắng tìm hiểu giới hạn nhỏ nhất của sự sống, thường bằng cách đi theo hướng từ trên xuống (top-down), tức là lấy một tế bào sống tự nhiên rồi loại bỏ dần các gen không cần thiết cho đến khi nó chỉ còn lại những gì tối thiểu để tồn tại. Việc đi theo hướng từ dưới lên (bottom-up), tổng hợp nên dạng sống từ những phân tử không sống, vốn chỉ thuộc về khoa học viễn tưởng.

Đầu tháng 7 năm 2026, các nhà khoa học tại Đại học Minnesota (tiểu bang Minnesota, Hoa Kỳ) đã công bố một bước tiến chấn động, khi làm được điều tưởng như không thể: tạo ra tế bào nhân tạo hoàn chỉnh có khả năng thực hiện một vòng đời trọn vẹn, từ hấp thụ dinh dưỡng, phát triển cho đến tự nhân bản. Đây là kết quả của dự án SpudCell, được đặt tên theo Sputnik – vệ tinh nhân tạo đầu tiên trên thế giới.

SpudCell được xây dựng từ các thành phần hóa học và phân tử sinh học “không sống”, bao gồm lipid, DNA nhân tạo, khoảng 100 loại protein cùng enzyme được tinh sạch trong phòng thí nghiệm. Điều này chứng minh rằng các chức năng cơ bản nhất của sự sống, như tăng trưởng và sinh sản, không cần đến một tia sáng kỳ diệu bí ẩn nào cả. Những đặc tính quan trọng của tế bào nhân tạo này bao gồm:

- Bộ gen: Tế bào này có bộ gen siêu tối thiểu, chỉ chứa 90.000 cặp base (90 kilobase – 90 kb), trong khi các nhà sinh học từng dự đoán một tế bào sống cần tối thiểu 113 kb. Khác với bộ gen của vi khuẩn được tổ chức đơn giản với một DNA vòng duy nhất, bộ gen của SpudCell được các nhà khoa học tổ chức thành 7 đoạn DNA vòng độc lập, giúp họ dễ dàng “lập trình” từng chức năng riêng lẻ của tế bào.

- Dinh dưỡng: Do không có hệ thống trao đổi chất phức tạp như tế bào tự nhiên, tế bào nhân tạo này “lớn lên” bằng cách dung hợp các túi dinh dưỡng (“feeder liposome”) từ môi trường, được các nhà khoa học tạo ra bằng cách dùng lớp phospholipid kép (giống như cấu trúc màng tế bào) để bao bọc các nguyên liệu cần thiết cho sự sinh trưởng. Một loại protein đặc biệt được thiết kế xuyên màng để hút và hòa nhập các liposome này.

- Phân bào: Tế bào tự nhiên cần hệ thống khung xương tế bào (cytoskeleton) phức tạp để thắt eo và phân chia. SpudCell thực hiện theo cơ chế đơn giản hơn nhiều, sử dụng các protein tập trung mật độ cao trên bề mặt màng, tạo ra áp lực cơ học đủ lớn để tự thắt eo và tách đôi thành các tế bào con.

- Cạnh tranh và chọn lọc tự nhiên: Khi các nhà khoa học đưa vào một biến thể gen giúp tế bào hấp thụ dưỡng chất hiệu quả hơn, sau 5 thế hệ, biến thể tế bào tăng trưởng nhanh đã hoàn toàn áp đảo so với phiên bản gốc ban đầu. Đây là một thử nghiệm thú vị cho thấy quy luật chọn lọc tự nhiên đã được vận hành trong một hệ thống nhân tạo.

Mặc dù SpudCell mang những đặc điểm kỳ diệu như vậy, các nhà khoa học khẳng định chúng không thực sự là một dạng sống. Những tế bào nhân tạo này giống như cỗ máy mô phỏng sự sống một cách tài tình, nhưng vẫn phụ thuộc hoàn toàn vào con người. Chúng chưa thể tự tạo ra ribosome (một thành phần quan trọng của tế bào sống để tổng hợp protein) mà phải lấy từ bên ngoài. Các ribosome này bị thoái hóa theo thời gian, nên SpudCell chỉ duy trì được 5 đến 10 thế hệ thì dừng lại. Nhóm nghiên cứu nhấn mạnh rằng SpudCell là một nền tảng kỹ thuật mô phỏng sự sống hơn là một sinh vật độc lập hoàn toàn.

2. Triển vọng và thách thức

Tuy chưa phải là một sinh vật sống độc lập, SpudCell có ý nghĩa thực tiễn vô cùng lớn. Trong tương lai, thay vì phải chỉnh sửa vi khuẩn tự nhiên (vốn dễ phát sinh các đột biến ngoài tầm kiểm soát) như hiện nay, các nhà khoa học có thể dùng tế bào nhân tạo này để sản xuất nhiều loại phân tử sinh học ứng dụng trong y học, các vật liệu tự hồi phục, nhiên liệu sinh học… Các “nhà máy sinh học” này hoàn toàn thân thiện với môi trường, không phát thải độc hại và ít nguy cơ nguy hiểm hơn so với những phương pháp sản xuất hiện tại.

Nhóm nghiên cứu đang tiếp tục cải tiến để giúp SpudCell có thể tự tổng hợp ribosome và ổn định bộ gen qua nhiều thế hệ hơn, giảm thiểu nhu cầu bổ sung các thành phần quan trọng từ bên ngoài, từng bước xóa nhòa ranh giới giữa hóa học vô cơ và sự sống.

Mặc dù vậy, SpudCell cũng đang đối mặt với rất nhiều hoài nghi và tranh cãi. Bài báo khoa học vẫn đang trong giai đoạn bình duyệt, chưa hoàn thành giai đoạn phản biện và công bố khoa học chính thức nhưng được cung cấp cho báo chí, khiến nhiều người chỉ trích nhóm nghiên cứu về cách công bố thông tin, đồng thời nghi ngờ kết quả đã bị thổi phồng. Sự tổng hợp tế bào nhân tạo gần như dạng sống, xóa mờ ranh giới vật chất và sinh vật cũng vấp phải những tranh luận gay gắt của các nhà triết học và tôn giáo. Mặc dù hiện tại SpudCell chưa phải dạng sống hoàn chỉnh và không thể sống sót nếu không được nuôi dưỡng trong phòng thí nghiệm, dư luận vẫn lo ngại công nghệ này có thể bị lạm dụng để tạo ra vũ khí sinh học, vượt khỏi tầm kiểm soát của các quy định an toàn sinh học hiện hành.

Tài liệu tham khảo:

1. Trang tin tức và sự kiện của Đại học Minnesota https://twin-cities.umn.edu/news-events/worlds-first-synthetic-cell-complete-life-cycle-could-revolutionize-biological

2. Gaut N. J., et al. (2026). A Chemically Defined Synthetic Cell Capable Of Growth And Replication. bioRxiv, 2026-07. https://doi.org/10.64898/2026.07.01.735724