Tất cả bắt đầu với chỉ một tế bào đầu tiên. Tế bào này nhân đôi thành hai và hai thành bốn. Cứ như thế, chỉ sau 47 lần nhân đôi, bạn đã có 140 triệu tỷ tế bào trong cơ thể và sẵn sàng để phát triển như một con người.1 Mỗi tế bào như thế biết chính xác chúng phải làm gì để bảo vệ và nuôi dưỡng bạn từ lúc thụ thai cho tới hơi thở cuối cùng. Bạn không có bí mật gì giấu được các tế bào. Chúng hiểu bạn nhiều hơn bạn hiểu chính mình. Mỗi tế bào mang một bản sao mã di truyền hoàn chỉnh – đó là cẩm nang cho cơ thể – vì thế nó không chỉ biết công việc của chính mình, mà còn biết mọi công việc khác trong cơ thể. Bạn không bao giờ cần nhắc nhở một tế bào hãy để ý tới mức ađênôzin triphotphat hoặc phát hiện nơi chứa lượng axít folic mới bất ngờ tăng lên. Nó sẽ tự làm điều đó cho bạn cùng hàng triệu công việc khác.
1. Thực tế, khá nhiều tế bào mất đi trong quá trình phát triển, vì thế chỉ có thể phỏng đoán số tế bào bạn thật sự có. Tùy nguồn tài liệu tham khảo, các con số có thể chênh lệch rất lớn. Con số trên đây dẫn theo cuốn Microcosmos [tạm dịch: Vũ trụ vi mô] của Margulis và Sagan.
Mỗi tế bào trong tự nhiên là một kỳ quan. Thậm chí tế bào đơn giản nhất cũng vượt xa giới hạn khéo léo của con người. Chẳng hạn, để tạo ra một tế bào nấm men đơn giản nhất, bạn cần thu nhỏ số thành phần cần có trong một chiếc Boeing 777 và xếp chúng vào một khối cầu với đường kính chỉ 5 micron; sau đó phải tìm cách để làm khối cầu đó sinh sôi.
Tuy nhiên, tế bào nấm men không là gì so với tế bào cơ thể người, vốn không chỉ đa dạng, phức tạp hơn mà còn sống động hơn vì sự tương tác giữa chúng. Các tế bào của bạn là một quốc gia với 10 triệu tỷ công dân, mỗi công dân đóng góp theo một cách nhất định vào sự khỏe mạnh của bạn. Mọi thứ chúng làm đều là vì bạn. Chúng giúp bạn cảm thấy vui vẻ và hình thành suy nghĩ. Chúng cho phép bạn đứng, vươn vai và nhảy nhót. Khi bạn ăn, chúng chiết xuất chất dinh dưỡng, phân bổ năng lượng và xử lý chất thải – tất cả những gì bạn được học trong môn sinh học thời phổ thông – chúng còn nhắc bạn về việc đói và đem lại cảm giác thỏa mãn cho bạn sau đó để bạn không quên mất mà cứ mãi ăn tiếp. Chúng giúp bạn mọc tóc, làm sạch tai và khiến bộ não của bạn hoạt động. Chúng điều chỉnh mọi ngóc ngách của sự tồn tại nơi bạn. Chúng sẽ lao vào bảo vệ bạn ngay khi bạn bị đe dọa. Chúng không ngại hy sinh vì bạn – hàng tỷ tế bào đang ra đi hằng ngày. Trong suốt cuộc đời, bạn chưa bao giờ cảm ơn chúng tới một lần. Vì thế hãy dành một phút để nghĩ về những tế bào kỳ diệu và dành cho chúng sự ghi nhận xứng đáng.
Chúng ta chỉ hiểu đôi chút ở mức ít ỏi về hoạt động của tế bào – cách chúng tạo ra chất béo, sản xuất insulin hoặc tham gia nhiều hoạt động cần thiết khác để duy trì một thực thể phức tạp như bạn. Có khoảng 200.000 loại prôtêin khác nhau làm việc trong cơ thể, và cho đến nay chúng ta mới chỉ hiểu được chức năng của khoảng 2% số đó. (Một số người đưa ra con số 50%; rõ ràng nó phụ thuộc vào cách bạn định nghĩa từ “hiểu”.)
Những phát hiện bất ngờ trong cấp độ tế bào tăng lên theo thời gian. Trong tự nhiên, ôxít nitric là một chất cực độc, một thành tố chủ yếu gây ra ô nhiễm không khí. Do đó, các nhà khoa học thực sự ngạc nhiên khi giữa thập kỷ 1980, họ phát hiện nó được sản xuất một cách thức hết sức miệt mài trong các tế bào của con người. Mục đích của điều này ban đầu là một bí ẩn, nhưng sau đó, các nhà khoa học bắt đầu thấy nó ở mọi nơi – kiểm soát sự lưu thông của máu và mức năng lượng của các tế bào, tấn công ung thư và các tác nhân gây bệnh khác, điều tiết cảm nhận về mùi vị, thậm chí hỗ trợ sự cương của dương vật. Điều này cũng góp phần lý giải tại sao chất nổ nổi tiếng nitrôglyxêrin lại làm dịu cơn đau thắt ngực do bệnh tim. (Nó được chuyển hóa thành ôxít nitric trong máu, làm giãn thành mạch máu, cho phép máu lưu thông tốt hơn.) Trong chưa đầy một thập kỷ, chất khí này từ chỗ độc hại đã trở thành một loại tiên dược phổ biến.
Bạn có đến “vài trăm” loại tế bào khác nhau, theo nhà sinh hóa học người Bỉ, Christian de Duve, và chúng khác nhau rất lớn về hình dáng cũng như kích thước, từ tế bào thần kinh với các tua có thể kéo dài tới 1m, đến tế bào hồng cầu nhỏ bé và tế bào quang điện hình que cho phép chúng ta nhìn được. Kích thước của chúng cũng vô cùng khác biệt – không có gì dễ hình dung hơn tại thời điểm thụ thai, khi một tinh trùng duy nhất đối diện với một quả trứng lớn hơn nó 85.000 lần (có lẽ đây là nguyên nhân của ý nghĩ rằng đàn ông có khả năng chinh phục). Tuy nhiên, trung bình một tế bào cơ thể người chỉ có bề ngang 20 micron – bằng khoảng 2/100 của 1mm – quá nhỏ để nhìn thấy bằng mắt thường, nhưng lại đủ lớn để chứa hàng nghìn cấu trúc phức tạp như ti thể cùng hàng triệu, hàng triệu phân tử. Theo nghĩa thực tế nhất, các tế bào cũng khác nhau về sức sống. Các tế bào da của bạn đều chết. Thật không dễ chịu gì khi phải nhớ mỗi tấc da của bạn đều đang chết đi. Trung bình một người ở tuổi trưởng thành thải ra 2kg da chết, trong đó hàng tỷ mảnh nhỏ bong ra mỗi ngày. Hãy miết ngón tay trên một chiếc giá bụi bặm, bạn sẽ hiểu cách thức các mảng da già bị loại bỏ.
Đa số tế bào không sống lâu hơn một tháng, nhưng có một số ngoại lệ đáng kể. Các tế bào gan có thể sống được vài năm dù các thành tố trong chúng được thay mới hằng ngày. Các tế bào não sống cùng với bạn suốt đời. Bạn sinh ra với khoảng 100 tỷ tế bào não, và đó là tất cả những gì bạn có. Người ta tính rằng bạn mất 500 tế bào não mỗi giờ, vì thế nếu bạn có những công việc trí óc quan trọng cần làm thì không nên lãng phí thời gian. Thật may là cũng như tế bào gan, các thành tố riêng biệt trong tế bào não luôn được làm mới, cho nên không bộ phận nào của nó có tuổi thọ nhiều hơn một tháng. Thật ra, có thể nói không phần nào trong cơ thể chúng ta – kể cả một phân tử đi lạc – còn giống với chín năm trước. Dù bạn không cảm thấy như vậy nhưng ở mức độ phân tử, chúng ta đều là những đứa trẻ.
Người đầu tiên mô tả tế bào là Robert Hooke, người đã tranh luận với Isaac Newton xem ai là tác giả của quy luật bình phương nghịch đảo. Hooke đã có được nhiều thứ trong 68 năm sống – ông vừa là một lý thuyết gia tài năng lại vừa khéo léo trong chế tạo các công cụ hữu ích và tinh xảo – nhưng không có gì đem lại cho ông nhiều sự ngưỡng mộ hơn cuốn sách nổi tiếng: Micrographia: or Some Physiological Descriptions of Miniature Bodies Made by Magnifying Glasses [tạm dịch: Hình ảnh vi thể: hay một vài mô tả sinh lý về cơ thể thu nhỏ qua kính phóng đại]được xuất bản vào năm 1665. Nó tiết lộ với công chúng một vũ trụ nhỏ bé nhưng đa dạng, đông đúc và có cấu trúc phức tạp ngoài sức tưởng tượng của bất cứ ai.
Một trong những đặc tính vi thể đầu tiên được Hooke phân tích là các buồng nhỏ của thực vật mà ông gọi là tế bào vì liên tưởng tới căn buồng của các tu sĩ. Hooke tính toán rằng mỗi inch của chiếc nút bần có thể chứa tới 1.259.712.000 buồng nhỏ như thế – lần đầu tiên một con số lớn đến vậy xuất hiện trong khoa học. Các kính hiển vi vào thời đại này mới chỉ xuất hiện trong khoảng một thế hệ, nhưng chính sự vượt trội về mặt kỹ thuật của chúng đã giúp Hooke trở nên nổi bật. Chúng đạt độ phóng đại lên đến 30 lần và được xem là thành tựu quang học nổi bật nhất của thế kỷ XVII.
Vì thế, công chúng đã rất bất ngờ khi chỉ một thập kỷ sau đó, Hooke và các thành viên của Hội Hoàng gia nhận được bản vẽ và báo cáo từ một người dệt vải lanh ít học tại thành phố Delft của Hà Lan, theo đó ông hẳn phải dùng đến một kính hiển vi với độ phóng đại lên đến 275 lần. Đó là Antoni van Leeuwenhoek. Dù có nền tảng giáo dục về khoa học hết sức khiêm tốn, nhưng ông lại là một nhà quan sát tận tụy và sắc sảo, đồng thời là một thiên tài về kỹ thuật.
Cho tới ngày nay, người ta vẫn không biết vì sao ông đạt được độ phóng đại tuyệt vời như thế trong khi chỉ dùng các thiết bị cầm tay đơn giản, không phức tạp hơn những chốt gỗ có gắn thấu kính thủy tinh như thế. So với những gì chúng ta vẫn nghĩ về kính hiển vi thì chúng giống kính lúp hơn, song cũng không thật sự giống như vậy. Leeuwenhoek đã tạo ra một công cụ mới để tiến hành các thí nghiệm và tuyệt đối giữ kín về kỹ thuật mà mình sử dụng, dù ông từng tiết lộ bí quyết cải thiện độ phóng đại cho người Anh.1
1. Leeuwenhoek là bạn thân của một nhân vật đáng nhớ khác ở Delft, họa sĩ Jan Vermeer. Giữa thập niên 1600, Vermeer, vốn được biết đến là một họa sĩ có tài nhưng không xuất sắc, bỗng làm chủ được ánh sáng và luật xa gần, từ đó trở nên nổi tiếng. Dù chưa được chứng minh, nhưng từ lâu người ta cho rằng ông đã sử dụng buồng tối, một thiết bị chiếu hình ảnh lên mặt phẳng thông qua ống kính. Dù thiết bị này không được liệt kê trong số các tài sản cá nhân của Vermeer sau khi ông qua đời song thật bất ngờ, người thực hiện di chúc của Vermeer không ai khác mà chính là Antoni van Leeuwenhoek, người chế tạo ra ống kính bí mật đương thời.
Trong 50 năm – điều đáng nói là giai đoạn này bắt đầu khi ông đã hơn 40 tuổi – Leeuwenhoek đã gửi gần 200 báo cáo tới Hội Hoàng gia, tất cả bằng tiếng Hà Lan của những người di cư, ngôn ngữ duy nhất ông nắm vững. Ông không cung cấp cách diễn giải, mà chỉ đưa ra số liệu cùng những bản vẽ tinh tế. Ông gửi báo cáo về gần như mọi thứ mà ông có thể khảo sát được – mốc bánh mì, vết đốt của ong, các tế bào máu, răng, tóc, nước bọt, phân và tinh dịch của chính mình (kèm theo lời xin lỗi vì tính chất không lành mạnh của chúng) – gần như tất cả đều chưa từng được quan sát bằng kính hiển vi trước đây.
Sau khi ông báo cáo việc tìm thấy các “phân tử động vật” trong một mẫu nước vào năm 1676, các thành viên của Hội Hoàng gia đã bỏ ra một năm để tìm kiếm các “động vật bé nhỏ” trước khi đạt được độ phóng đại vừa đủ. Thứ Leeuwenhoek đã tìm thấy là các động vật nguyên sinh. Ông tính rằng có 8.280.000 sinh vật bé nhỏ này trong một giọt nước – nhiều hơn dân số Hà Lan. Thế giới đầy ắp sự sống theo cách thức và số lượng chưa ai từng ngờ tới.
Lấy cảm hứng nhờ các phát hiện tuyệt vời của Leeuwenhoek, những người khác bắt đầu chĩa kính hiển vi khắp nơi với sự nhiệt tình đến mức đôi khi khiến họ tìm thấy những thứ không có ở đó. Nhà quan sát khả kính người người Hà Lan, Nicolaus Hartsoecker, tin rằng mình đã nhìn thấy “những hình nhân nhỏ bé” trong các tế bào tinh trùng. Ông gọi các sinh linh nhỏ bé này là homunculi, và đã có lúc người ta tin rằng con người – thực tế là tất cả sinh vật – đều đơn giản là bản phóng to của những bản nguyên gốc nhỏ bé nhưng hoàn chỉnh đó. Chính Leeuwenhoek đôi khi cũng bị sự nhiệt tình gây mất tỉnh táo. Trong một thí nghiệm thuộc loại thành công nhất, ông cố gắng nghiên cứu đặc tính nổ của thuốc súng bằng cách quan sát một vụ nổ ở cự ly gần, và suýt nữa bị mù.
Vào năm 1683, Leeuwenhoek phát hiện vi khuẩn – nhưng đây là bước tiến lớn nhất con người có thể đạt được trong một thế kỷ rưỡi tiếp theo do hạn chế của công nghệ hiển vi. Cho đến tận năm 1831, chưa ai thấy được nhân tế bào – nó được nhà thực vật học người Scotland, Robert Brown phát hiện, ông xuất hiện thường xuyên nhưng mờ nhạt trong lịch sử khoa học. Brown, sinh năm 1773 và mất năm 1858, đã gọi nhân tế bào là nucleus bắt nguồn từ tiếng Latin nucula, có nghĩa là hạt hay lõi. Tuy nhiên phải đến năm 1839, người ta mới nhận ra rằng tất cả sinh vật đều có tế bào. Theodor Schwann, một người Đức, đã đưa ra quan điểm này, và cũng không quá muộn vì các tư tưởng khoa học ra đời ban đầu thường ít được đón nhận. Cho tới tận thập niên 1860, nhờ các công trình xuất sắc của Louis Pasteur ở Pháp, sự thật mới được làm rõ rằng sự sống không đột nhiên bắt đầu mà phát triển từ các tế bào có trước đó. Lý thuyết này được gọi là thuyết tế bào, và đây chính là nền tảng của sinh học hiện đại.
Tế bào được so sánh với nhiều thứ, từ một nhà máy lọc hóa học phức tạp (như cách miêu tả của nhà vật lý James Trefil) tới một đô thị rộng lớn, đông đúc (theo cách nói của nhà sinh vật học Guy Brown). Đây là những cách so sánh vừa đúng lại vừa sai. Nó giống một nhà máy lọc vì liên quan tới các hoạt động hóa học trên quy mô lớn, và giống một đô thị vì nó đông đúc, bận rộn và tràn đầy những tương tác có vẻ rối rắm và ngẫu nhiên nhưng rõ ràng mang tính hệ thống nhất định. Song, nó giống với một cơn ác mộng nhiều hơn một thành phố hay nhà máy mà bạn từng nhìn thấy. Trước hết, không có sự lên xuống bên trong tế bào (trọng lực không có ý nghĩa ở cấp độ tế bào), cũng không có khoảng trống cỡ nguyên tử nào không được sử dụng. Các hoạt động và sự phát điện diễn ra không ngừng ở khắp nơi. Bạn không cảm thấy mình phát điện nhưng thực tế là có. Thực phẩm chúng ta ăn và khí ôxy chúng ta hô hấp được kết hợp trong các tế bào. Chúng ta không gây giật điện cho người khác hoặc làm cháy xém ghế sofa khi ngồi xuống là do mọi thứ diễn ra ở quy mô cực nhỏ: hiệu điện thế chỉ khoảng 0,1 vôn, di chuyển trong những khoảng cách tính bằng nanômét. Tuy nhiên, nếu nhân lên, nó sẽ tương đương với 20 triệu vônm, gần bằng điện tích tại trung tâm của một cơn bão có sấm sét.
Dù có kích thước và hình dáng ra sao, thì gần như mọi tế bào của bạn đều có cấu trúc giống nhau: lớp vỏ bên ngoài hay màng tế bào, một nhân tế bào chứa thông tin di truyền cần thiết cho sự tồn tại của chúng ta và một khu vực chật chội nằm giữa chúng, được gọi là tế bào chất. Màng tế bào không giống đa phần hình dung của chúng ta: một lớp vỏ đàn hồi, bền, chỉ có thể chích thủng nhờ vật nhọn. Thật ra, nó được cấu tạo bởi một loại chất béo gọi là lipid, gần giống “một lớp dầu máy nhẹ”, như Sherwin B. Nuland nói. Nếu thấy điều này có vẻ khó tin, bạn hãy nhớ rằng thế giới vi mô có cách hoạt động rất riêng. Với bất cứ thứ gì ở cấp độ phân tử, nước sẽ trở thành một loại chất lỏng nặng nề và lipid thì giống như sắt.
Nếu có thể đi thăm một tế bào, bạn sẽ không thích nó. Nếu phóng to một nguyên tử lên bằng hạt đậu, bản thân tế bào sẽ là một khối cầu với bề ngang khoảng nửa dặm và được đỡ bởi một khung dầm phức tạp gọi là khung tế bào. Trong đó, hàng triệu vật thể – một số có kích thước của quả bóng rổ, một số to như ô tô – lao đi như đạn bay. Sẽ không có chỗ để bạn dừng lại mà không bị tấn công hàng nghìn lần trong mỗi giây từ mọi hướng. Ngay cả đối với những vật thể cư trú tại đây, môi trường tế bào vẫn khá nguy hiểm. Mỗi dải ADN trung bình bị tấn công và phá hoại một lần mỗi 8,4 giây – khoảng 10.000 lần mỗi ngày – bởi các chất hóa học và các tác nhân khác va đập hoặc cắt qua nó, các vết thương này sẽ được chữa lành lập tức nếu tế bào không bị tổn hại.
Các prôtêin cực kỳ năng động, chúng xoay tròn, rung lắc, va đập vào nhau hàng tỷ lần mỗi giây. Các enzym, vốn cũng là một loại prôtêin, cũng va đập khắp nơi, xấp xỉ 1.000 lần mỗi giây. Giống như những chú kiến thợ siêu tốc, chúng bận rộn xây dựng và tái xây dựng các phân tử, bóc mẩu này ra, thêm mẩu kia vào. Một số đóng vai trò giám sát, đi qua các prôtêin và đánh dấu các prôtêin bị lỗi hoặc không thể sửa chữa bằng một hóa chất. Một khi bị đánh dấu, các prôtêin kém may mắn này sẽ biến thành một cấu trúc gọi là prôtêxôm, sau đó bị phá hủy và các thành phần của chúng sẽ được dùng để tạo thành các prôtêin mới. Một số loại prôtêin tồn tại chưa đầy nửa giờ; số khác tồn tại vài tuần. Dù vậy, đời sống của chúng đều rất điên cuồng. Như de Duve viết, “thế giới tế bào hoàn toàn tồn tại ngoài sức tưởng tượng của con người, tại đó mọi thứ trong nó xảy ra với tốc độ kinh ngạc.”
Nhưng nếu khiến mọi thứ chậm lại, tới một tốc độ ở đó các tương tác quan sát được, mọi thứ sẽ không hoàn toàn đáng sợ như vậy. Bạn có thể thấy rằng tế bào chỉ là hàng triệu vật thể – lysôxôm, enđôxôm, ribôxôm, ligan, pêrôxixôm, prôtêin với mọi kích thước, hình dáng – đâm vào hàng triệu vật thể khác và thực hiện các công việc nhàm chán: giải phóng năng lượng từ chất dinh dưỡng, xây dựng các cấu trúc, loại bỏ chất thải và chống lại những kẻ xâm nhập, gửi và nhận thông tin, đánh dấu và sửa chữa. Một tế bào thường gồm các loại prôtêin khác nhau, và mỗi prôtêin trong khoảng 2.000 loại này sẽ được cấu thành bởi ít nhất 50.000 phân tử. “Điều này nghĩa là”, Nuland nói, “kể cả khi chúng ta chỉ đếm phân tử trong hơn 50.000 phân tử của mỗi prôtêin, ít nhất tổng số vẫn lên đến 100 triệu phân tử prôtêin trong mỗi tế bào. Một con số đáng kinh ngạc cho thấy phần nào sự vô tận của các hoạt động sinh hóa trong chúng ta.”
Đó là một quá trình vô cùng phức tạp. Trái tim bạn phải bơm 343 lít máu mỗi giờ, hơn 8.000 lít mỗi ngày, ba triệu lít mỗi năm – đủ để đổ đầy bốn bể bơi tiêu chuẩn Olympic – và đảm bảo luôn cung cấp đủ ôxy cho tất cả tế bào. (Đó mới là khi bạn nghỉ ngơi. Còn khi bạn vận động, cường độ có thể tăng lên đến sáu lần.) Các ti thể hấp thụ ôxy. Đây là các nhà máy năng lượng của tế bào, và trong một tế bào thường sẽ có khoảng 1.000 ti thể dù con số có thể dao động đáng kể tùy theo chức năng của tế bào và năng lượng mà nó cần.
Bạn có thể còn nhớ từ chương trước, người ta cho là ti thể vốn là các vi khuẩn bị giam giữ, và chúng giống những khách trọ trong các tế bào của chúng ta, giữ nguyên các chỉ thị di truyền, phân chia theo thời gian biểu riêng và có ngôn ngữ riêng. Bạn cũng có thể còn nhớ chúng ta phải cảm ơn lòng tốt của chúng. Vì hầu như tất cả thức ăn và ôxy mà bạn nạp vào cơ thể sau khi xử lý sẽ được đưa tới các ti thể, nơi chúng sẽ được chuyển hóa thành một phân tử gọi là ađênôzin triphôtphat, hay ATP.
Có thể bạn chưa từng nghe về ATP, song đó là những gì giúp bạn tồn tại. Phân tử ATP thực chất là những túi năng lượng nhỏ di chuyển qua tế bào để cung cấp năng lượng cho các quá trình của tế bào, và bạn cần rất nhiều ATP. Tại bất kỳ thời điểm nào, một tế bào điển hình trong cơ thể bạn sẽ chứa khoảng một tỷ ATP và chỉ trong hai phút tất cả sẽ cạn kiệt, rồi một tỷ phân tử khác sẽ thế chỗ. Mỗi ngày, bạn sản xuất và tiêu thụ khối lượng ATP tương đương một nửa khối lượng cơ thể. Hãy cảm nhận hơi ấm của làn da. Đó là khi các ATP của bạn đang hoạt động.
Các tế bào sẽ tự động chết đi khi chúng không còn hữu ích nữa. Chúng mang theo tất cả những thanh chống cùng trụ tường đã giữ chúng lại với nhau, và lặng lẽ phá hủy các bộ phận cấu thành. Quá trình này được gọi là apoptosis hoặc cái chết được lập trình của tế bào. Mỗi ngày hàng tỷ tế bào của bạn chết đi vì lợi ích của bạn, và hàng tỷ tế bào khác phải dọn dẹp đống lộn xộn. Các tế bào có thể chết một cách dữ dội – ví dụ khi bị nhiễm khuẩn – nhưng đa phần chúng chết vì được yêu cầu phải thế. Thực tế, nếu không được yêu cầu phải sống – nếu không có một loại chỉ thị hoạt động từ một tế bào khác – các tế bào sẽ tự động chết đi. Chúng cần rất nhiều sự bảo đảm.
Thỉnh thoảng, khi một tế bào không ra đi theo cách được lập trình sẵn, mà bắt đầu phân chia và sinh sôi một cách hoang dại, hậu quả sẽ là chúng ta bị ung thư. Tế bào ung thư thật ra là tế bào lỗi. Các tế bào lỗi này thường xuất hiện nhưng cơ thể có những cơ chế phức tạp để đối phó với nó. Chỉ trong một số ít trường hợp, mọi thứ vượt ngoài sự kiểm soát. Trung bình, trong mỗi 100 triệu tỷ lần phân chia của tế bào, thì có một lần con người phải đối diện với ung thư ác tính gây tử vong. Ung thư là điều không may dù hiểu theo nghĩa nào đi nữa.
Sự kỳ diệu của các tế bào không phải là chúng ít khi đi sai đường, mà vì chúng giữ được mọi thứ vận hành rất trơn tru suốt hàng thập kỷ. Chúng làm được điều đó nhờ liên tục gửi và kiểm soát các dòng thông tin từ khắp nơi trong cơ thể: các chỉ dẫn, thắc mắc, sửa chữa, yêu cầu hỗ trợ, cập nhật, thông báo phân chia hoặc tự hủy. Đa số các tín hiệu này được truyền đi nhờ phương tiện là các hooc-môn, các chất hóa học như insulin, adrenaline, oestrogen và testosterone, chúng có chức năng chuyển thông tin từ những nơi xa xôi như tuyến giáp và các tuyến nội tiết. Các thông điệp khác được truyền đi nhờ điện tín của não bộ hoặc hoặc từ các trung khu khác trong một quá trình truyền dẫn cận tiết tố. Cuối cùng, các tế bào giao tiếp trực tiếp với nhau để đảm bảo quá trình phối hợp hoạt động.
Điều đáng chú ý nhất có lẽ là tất cả đều là các hoạt động hoàn toàn ngẫu nhiên, một chuỗi tương tác bất tận được chỉ dẫn bởi chính các quy luật hút và đẩy cơ bản. Rõ ràng, không hề có suy tính nào đằng sau hoạt động của các tế bào. Chúng chỉ đơn thuần diễn ra, lặp lại một cách trơn tru và đáng tin cậy. Song, bằng cách nào đó, mọi thứ không chỉ có trật tự trong tế bào, mà còn hài hòa một cách hoàn hảo khắp toàn bộ cơ thể. Theo những cách mà chúng ta hầu như chưa thể hiểu, hàng nghìn tỷ tỷ phản ứng hóa học tự thân đã tạo ra bạn, một cơ thể sống có thể di động, biết suy nghĩ và ra quyết định – hoặc một con bọ cánh cứng ít tư lự hơn song cũng hết sức có tổ chức. Bạn đừng quên, mỗi sinh vật sống là một kỳ quan của kỹ thuật nguyên tử.
Thực tế, một số sinh vật mà chúng ta thường xem là nguyên thủy lại có mức độ tổ chức tế bào phức tạp đến không ngờ. Tháo tung các tế bào của một bọt biển (bằng một cái sàng chẳng hạn), sau đó thả chúng vào một dung dịch, chúng sẽ tìm cách tìm lại nhau để tạo thành miếng bọt biển. Bạn có thể lặp đi lặp lại thí nghiệm này, chúng sẽ tái liên kết một cách kiên nhẫn, bởi giống như chúng ta và bất cứ sinh vật sống nào khác, chúng chịu một thôi thúc mạnh mẽ: phải tiếp tục sống.
Tất cả là nhờ một phân tử đáng tò mò và được hiểu rất hạn chế, bản thân chúng không sống và hầu như không hoạt động. Chúng ta gọi nó là ADN, và để hiểu vai trò cực kỳ quan trọng của nó đối với khoa học, chúng ta hãy trở lại nước Anh thời Victoria cách đây khoảng 160 năm để đón chờ giây phút nhà tự nhiên học Charles Darwin đưa ra ý tưởng riêng rẽ hay nhất mà con người từng có – và sau đó, vì những lý do cần vài lời giải thích, ông đã cất nó trong ngăn kéo suốt 15 năm sau đó.
