Tại sao sự phân chia của tế bào lại có tên trong 100 phát hiện khoa học vĩ đại nhất?

Nhiễm sắc thể mang theo gien, các gien này nắm giữ bản thiết kế của việc xây dựng, điều khiển và duy trì các tế bào trong cơ thể chúng ta. Chỉ có cách phát hiện và nghiên cứu cấu tạo vật lý bên trong nhân của tế bào mới có thể thúc đẩy di truyền học và lĩnh vực nghiên cứu cấu tạo vật lý bên trong nhân của tế bào mới có thể thúc đẩy di truyền học và lĩnh vực nghiên cứu về di truyền phát triển. Ở một mức độ nhất định, nắm vững được vô số lần xảy ra hoạt động sao chép và phân chia tế bào trong vòng đời của cơ thể hữu cơ sẽ quyết định đến sự lý giải cơ bản của chúng ta về sinh học.

Hai khái niệm mang tính then chốt này đều được phát hiện ra trong quá trình thí nghiệm và Flemming là người đầu tiên phát hiện ra chúng. Phát hiện đó của ông đã đặt nền móng cho ngành sinh học hiện đại. Rất nhiều những kiến thức ngày nay chúng ta được biết về phân chia tế bào (còn được gọi là sự phân bào có tơ) đều bắt nguồn từ phát hiện này của Flemming.

Sự phân chia tế bào đã được phát hiện ra như thế nào?

Trong phần lớn thời gian suốt thế kỷ XIX, những nghiên cứu bằng kính hiểm vi về tế bào, chức năng của tế bào cùng cấu trúc tế bào đã gặp không ít trở ngại do thành tế bào và thành phần bên trong của nó đều mờ và rất khó quan sát. Bất luận sử dụng loại kính hiểm vi có độ phóng đại lớn đến đâu thì những tổ chức bên trong tế bào vấn có mập mờ, hư ảo. Mặc dù không phải là hoàn toàn không thể quan sát được, nhưng để phân ra một cách rõ ràng thì quả thật là một vấn đề vô cùng nan giải.

Sau đó, các nhà khoa học đã dùng mua để nhuộm cho tế bào với hy vọng có thể quan sát rõ hơn các bộ phận bên trong. Tuy nhiên, chất nhuộm nào cũng đều làm cho tế bào bị chết và thế là họ đành bó tay.

Walther Flemming sinh năm 1843 tại Sachssenberg nước Đức. Ông vốn theo học ngành y với ước mơ làm một bác sĩ, nhưng sau đó lại làm giảng viên trong trường đại học suốt thời gian từ năm 1873 (30 tuổi) đến năm 1905 (62 tuổi). Flemming tự coi mình là nhà giải phẫu học, ông chủ yếu nghiên cứu tế bào bằng kính hiểm vi.

Năm 1879, Flemming khám phá ra một loại chất nhuộm (sản phẩm phụ của dầu mỏ), chất nhuộm mới (sản phẩm phụ của dầu mỏ), chất nhuộm này có thể kết hợp rất tốt với những chất dạng sợi đặc biệt bên trong nhân tế bào mà hầu như không hề làm bẩn các tế bào khác. Cuối cùng Flemming đã tìm ra một loại chất nhuộm tuyệt hảo giúp ông tập trung nghiên cứu một số tổ chức đặc biệt trong nhân tế bào.

Flemming đã đặt tên cho vật chất nhuộm này là “chất nhiễm sắc” (chromatin), từ nay trong tiếng Hy Lạp có nghĩa là màu sắc. Flemming đã tiến hành một loạt thí nghiệm trên phôi của loài kỳ nhông; ông tiến hành cắt những tế bào phôi mang trứng và tinh trùng thành lát mỏng, sau đó ông nhuộm màu cho chúng.

Nhuộm màu sẽ khiến cho các tế bào bị chết và làm ngưng hoạt động cùng sự phân chia của chúng. Vì vậy, những gì mà Flemming nhìn thấy qua kính hiểm vi là một loạt những hình ảnh “đứng yên” trong các giai đoạn khác nhau của quá trình phân chia tế bào. Một thời gian sau, qua nghiên cứu một số lượng lớn những tiêu bản, Flemming đã liệt kê thành công từng bước cụ thể trong quá trình phân bào.

Khi quá trình bắt đầu, những chất nhiễm sắc sẽ tập trung thành các hình sợi ngắn. Flemming đã sửa “chất nhiễm sắc” thành “ nhiễm sắc thể” (chtomosomes), từ này trong tiếng Hy Lạp có nghĩa là “cơ thể mang màu sắc”. Flemming nhanh chóng hiểu ra rằng những loại nhiễm sắc thể hình sợi này chính là một đặc trưng quan trọng của sự phân chia tế bào. Do đó Flemming đã gọi quá trình này là quá trình “phân bào có tơ” (mistosis, tiếng Hy Lạp có nghĩa là sợi tơ). Và cho đến ngày nay, hai thuật ngữ nhiễm sắc thể và phân bào có tơ này vẫn được sử dụng.

Flemming tiếp tục quan sát thấy mỗi sợi nhiễm sắc thể lại phân chia thành hai sợi có hình dạng giống hệt nhau và như vậy đã làm số lượng nhiễm sắc thể tăng lên gấp đôi. Sau đó, hai nhóm nhiễm sắc thể tương đồng này chia ra một nửa trong số đó đi về một đầu này của tế bào, nửa còn lại sang đầu kia của tế bào. Và thế là quá trình phân chia tế bào bắt đầu diễn ra, cứ hai tế bào được sinh ra sẽ có một bộ nhiễm sắc thể hoàn toàn tương đồng với cơ thể mẹ.

Flemming đã công bố những thành quả nghiên cứu của mình vào năm 1882. Nhưng suốt 18 năm sau đó, không có ai hiểu được giá trị đích thực trong phát hiện này của Flemming. Cho đến năm 1900, Hugo de Viries đã kết hợp phát hiện này của Flemming với phát hiện di truyền của Gregor Mendel và đã ông nhận ra Flemming đã phát hiện ra các đặc trưng di truyền được truyền từ cơ thể mẹ sang con và truyền từ tế bào sang tế bào theo phương thức nào.

schoolnet@