Từ lâu, giới khoa học viễn tưởng đã vẽ ra một viễn cảnh đầy cám dỗ về sự bất tử thông qua việc nhân bản vô hạn. Trong trí tưởng tượng của con người, chúng ta có thể bảo tồn mãi mãi những giống vật nuôi xuất sắc nhất, những thú cưng yêu quý hay thậm chí là lưu giữ bản sao của chính mình. Tuy nhiên, một nghiên cứu mới nhất đã dội một gáo nước lạnh vào kỳ vọng đó, khẳng định rằng sinh học trên thực tế không hề vận hành theo cách cởi mở như vậy.
Vào tháng một năm 2005, một nhóm nghiên cứu thuộc đại học Yamanashi ở Nhật Bản đã khởi động một dự án đầy tham vọng. Họ chọn một con chuột cái trong phòng thí nghiệm với bộ lông màu nâu agouti để tiến hành nhân bản. Quy trình tưởng chừng đơn giản: khi bản sao đầu tiên trưởng thành, họ tiếp tục trích xuất tế bào của nó và tạo ra bản sao tiếp theo. Quá trình này được lặp đi lặp lại không ngừng nghỉ.
Kết quả ban đầu tỏ ra vô cùng hứa hẹn. Khi chạm tới thế hệ thứ 25, tỷ lệ nhân bản thành công thậm chí còn gia tăng đáng kể. Tới năm 2013, nhóm nghiên cứu đã tự tin công bố những thành tựu rực rỡ này. Ở thời điểm đó, những con chuột được sinh ra hoàn toàn khỏe mạnh, sở hữu tuổi thọ bình thường và không hề có bất kỳ dị tật thể chất nào. Nhà sinh học phát triển Teruhiko Wakayama từng chia sẻ với hãng tin Reuters rằng họ đã vội vã kết luận việc tái nhân bản có thể kéo dài vô tận.
Thế nhưng, thực tế sau đó lại vô cùng khắc nghiệt. Trải qua hai mươi năm ròng rã với 58 thế hệ và hơn 30.000 nỗ lực sao chép trên cùng một dòng chuột, một bức tường sinh học không thể xuyên thủng đã xuất hiện. Wakayama thừa nhận rằng do không kiểm tra kỹ lưỡng trình tự di truyền trong mười ba năm tiếp theo, họ đã không nhận ra giới hạn chết người của quá trình này.
Một thí nghiệm kéo dài 20 năm tại đại học Yamanashi chứng minh việc nhân bản nối tiếp vô thời hạn ở động vật có vú là không thể do chạm tới giới hạn sinh học.
Bắt đầu từ thế hệ thứ 27, tỷ lệ sinh nở lao dốc một cách âm thầm. Sự sống dần cạn kiệt cho đến thế hệ thứ 57, khi chỉ còn vỏn vẹn 0,6 phần trăm phôi thai nhân bản có thể sống sót. Và thế hệ thứ 58 đã đánh dấu dấu chấm hết tuyệt đối cho toàn bộ dòng dõi. Tất cả các bản sao ở thế hệ này đều tử vong chỉ trong vòng chưa đầy một ngày sau khi chào đời.
Để dễ hình dung, quá trình này giống như việc bạn photocopy lại một tờ giấy đã được photocopy. Ở lần đầu tiên, chất lượng hình ảnh chỉ suy giảm đôi chút. Nhưng nếu bạn tiếp tục đưa bản sao đó vào máy thêm 58 lần nữa, kết quả cuối cùng sẽ biến dạng đến mức không thể nhận dạng. Qua giải trình tự bộ gen, các nhà khoa học đã phát hiện ra một sự phá hủy di truyền ở mức độ thảm họa. Mỗi thế hệ mang theo khoảng 70 đột biến mới. Nghiêm trọng hơn, nhiều đoạn DNA lớn bị gãy vụn, các nhiễm sắc thể bị đảo ngược hoặc gắn sai vị trí. Thậm chí, một số thế hệ sau này còn đánh mất hoàn toàn một nhiễm sắc thể X. Theo giải thích của Wakayama với Reuters, tỷ lệ đột biến ở chuột nhân bản cao gấp ba lần so với chuột sinh ra từ quá trình giao phối tự nhiên.
Hiện tượng này đã làm sáng tỏ một bí ẩn lớn trong sinh học tiến hóa về vai trò của sinh sản hữu tính. Về mặt cơ học, việc giao phối tiêu tốn rất nhiều năng lượng và chỉ giúp truyền lại một nửa số gen. Giả thuyết nữ hoàng đỏ – lấy cảm hứng từ nhân vật trong tác phẩm của Lewis Carroll – từng cho rằng sự kết hợp di truyền tạo ra rào cản phòng thủ liên tục thay đổi để chống lại virus và ký sinh trùng. Thế nhưng, bầy chuột trong phòng thí nghiệm Yamanashi lại sống ở một môi trường hoàn toàn vắng bóng mầm bệnh, vô trùng và được kiểm soát nghiêm ngặt. Do đó, chúng không hề chịu áp lực từ các mối đe dọa bên ngoài.
Tỷ lệ sống sót của chuột nhân bản bắt đầu giảm từ thế hệ thứ 27 và hoàn toàn sụp đổ ở thế hệ thứ 58, thời điểm tất cả các bản sao đều chết yểu.
Lời giải thích duy nhất cho sự sụp đổ này chính là bánh cóc Muller. Nhà di truyền học Hermann Joseph Muller từng chỉ ra rằng sinh sản vô tính giống như một bánh răng chỉ tiến chứ không lùi. Mỗi đột biến DNA ngẫu nhiên sẽ tích tụ mãi mãi trong dòng dõi. Nhà sinh học tiến hóa Michael Lynch cũng chia sẻ với tạp chí Nature rằng một khi đột biến đã xuất hiện, không có cách nào để quay ngược thời gian. Sự tích tụ các gen khiếm khuyết cuối cùng dẫn đến một sự sụp đổ đột biến, khiến sinh vật vượt ngưỡng chịu đựng và không thể sống sót. Động vật bậc thấp như giun dẹp thoát khỏi bánh cóc này nhờ hệ thống chọn lọc soma tàn khốc, trong khi luân trùng bdelloid có hệ thống sửa chữa DNA cực mạnh. Tuy nhiên, động vật có vú lại không sở hữu những khả năng này.
Những phát hiện được công bố trên tạp chí Nature Communications đã gióng lên một hồi chuông cảnh báo cho tương lai của ngành nhân bản nông nghiệp và bảo tồn. Dù Wakayama – người từng sử dụng kỹ thuật chuyển nhân tế bào soma để tạo ra chuột nhân bản đầu tiên vào năm 1997, ngay sau cừu Dolly – vẫn tin tưởng vào tiềm năng của công nghệ này, ông cũng phải thừa nhận sự bế tắc hiện tại. Các nhà khoa học không thể coi nhân bản là một biện pháp lưu trữ an toàn tuyệt đối. Thay vào đó, chuyên gia sinh học sinh sản Atsuo Ogura gợi ý trên tạp chí Nature rằng chúng ta nên tập trung lưu trữ số lượng lớn tế bào soma ban đầu thay vì thực hiện nhân bản nối tiếp. Tựu trung lại, sự diệt vong của thế hệ chuột thứ 58 đã để lại một thông điệp đanh thép. Nhân loại không thể dễ dàng đánh lừa được hàng triệu năm tiến hóa của động vật có vú.
