🔙 Quay lại trang tải sách pdf ebook Ngẫu Nhiên Và Tất Yếu Ebooks Nhóm Zalo https://thuviensach.vn TỦ SÁCH TINH HOA TRI THỨC THẾ GIỚI JACQUES MONOD NGẪU NHIÊN VÀ TẤT YẾU Hà Dương Tuấn, Đặng Xuân Thảo dịch (Tái bản lần thứ nhất) NHÀ XUẤT BẢN TRI THỨC ebook©tudonald78 | 17-01-2021 https://thuviensach.vn Ebook này được thực hiện theo dự án “SỐ HÓA SÁCH CŨ” của diễn đàn TVE-4U.ORG https://thuviensach.vn TÁC GIẢ Jacques Monod (1910-1976) là một trong những người tiên phong trong nghiên cứu sinh vật học ở cấp độ phân tử, đặc biệt về di truyền. Năm 1965, https://thuviensach.vn cùng với hai cộng sự tại Viện Pasteur Paris là Francois Jacob và André Lwoff, ông được giải thưởng Nobel về công trình nghiên cứu các phân tử có vai trò thiết yếu trong di truyền là ADN và ARN. Ông từng là giáo sư của Học viện Pháp quốc (Collége de France, 1967), và Viện trưởng Viện Pasteur (1971). https://thuviensach.vn QUOTES Tất cả những gì hiện hữu trong vũ trụ đều là kết quả của ngẫu nhiên và tất yếu. Démocrite Ở thời điểm tế nhị khi con người quay đầu nhìn lại cuộc đời mình, trở về núi đá cố hữu, Sisyphe ngẫm lại chuỗi hành động tản mát đã trở thành định mệnh của hắn, do chính hắn tạo ra, kết hợp lại trong cảnh tượng của kí ức và không lâu nữa sẽ được cái chết của hắn niêm phong. Như thế đó, tin chắc rằng mọi chuyện của con người đều do con người tạo tác, kẻ mù loà muốn nhìn rõ và vẫn biết rằng đêm dài vô tận, vẫn cứ đi. Hòn đá vẫn lăn. Tôi để Sisyphe đó dưới chân núi đá! Ai rồi cũng sẽ nhận được gánh nặng của mình. Nhưng Sisyphe dạy ta sự trung kiên cao cả đã phủ nhận thần linh và dời được núi. Sisyphe cũng thấy rằng mọi chuyện đều ổn. Cái vũ trụ từ nay không ai ngự trị, hắn không thấy là vô nghĩa hay vớ vẩn. Mỗi một thớ nhỏ của tảng đá này, mỗi mảnh vỡ của hòn núi đầy bóng tối này, chỉ riêng nó đã làm nên một thế giới. Sự cố gắng vất vả để trèo lên đỉnh núi, tự nó đủ để thoả mãn một con người. Phải nghĩ rằng Sisyphe hạnh phúc. Albert Camus, Huyền thoại Sisyphe https://thuviensach.vn LỜI NHÀ XUẤT BẢN Xin bạn đọc lưu ý, Nhả xuất bản Tri thức trân trọng giới thiệu cuốn sách Ngẫu nhiên và tất yếu (Le hasard et la nécessité) của Jacques Monod, do Hà Dương Tuấn, Đặng Xuân Thảo dịch một cách đầy đủ và mạch lạc. Chúng tôi tôn trọng, nhưng không nhất thiết đồng tình với quan điểm, cách tiếp cận và lí giải riêng của tác giả về các vấn đề được đề cập đến trong cuốn sách. Chúng tôi mong độc giả đọc cuốn sách này như một tài liệu tham khảo với tinh thần phê phán và khai phóng. Xin chân thành cảm ơn! https://thuviensach.vn LỜI NÓI ĐẦU Trong các ngành khoa học, sinh học chiếm một vị trí vừa ngoại vi, vừa trung tâm. Ngoại vi, trong nghĩa thế giới của sự sống chỉ hợp thành một phần rất nhỏ và rất “đặc biệt” của vũ trụ mà chúng ta biết, cho nên việc nghiên cứu về các sinh vật hình như sẽ không thể giúp cho sự phát hiện những quy luật tổng quát, áp dụng được bên ngoài sinh quyển. Nhưng, như tôi tin tưởng, nếu tham vọng tột cùng của toàn bộ khoa học là làm sáng tỏ quan hệ từ con người đến vũ trụ, thì phải chấp nhận vị trí trung tâm của sinh học, bởi vì, trong tất cả các ngành học, ngành này nhằm tiến công trực tiếp nhất vào trung tâm của những vấn đề phải giải quyết trước khi có thể đặt vấn đề “bản chất của con người”, dù chỉ để nêu ra câu hỏi, mà không dùng ngôn ngữ siêu hình học. Thành thử ra, trong các khoa học thì sinh học là khoa học có ý nghĩa nhất cho con người; ngành này chắc hẳn đã cống hiến nhiều hơn bất cứ ngành khoa học nào khác cho sự hình thành tư tưởng hiện đại. Khoa học này đảo lộn sâu rộng và đóng dấu ấn trên tư tưởng trong tất cả các lĩnh vực: triết học, tôn giáo, chính trị, thông qua sự xuất hiện của thuyết Tiến hóa. Tuy nhiên, dù cho hiệu lực của nó đã được đảm bảo thế nào đi nữa trên bình diện hiện tượng, ngay từ cuối thế kỉ 19; thuyết Tiến hóa, trong khi vẫn thống trị toàn bộ ngành sinh học, vẫn như còn tạm dừng chân, một khi nó còn chưa xây dựng được một lí thuyết vật lí về di truyền. Ba mươi năm trước đây, mặc cho những tiến bộ của ngành di truyền học cổ điển, hi vọng đạt đến một lí thuyết như thế còn như một ảo ảnh mơ hồ. Vậy mà, đó chính là điều mà lí thuyết phân tử của mã di truyền đã mang lại. Ở đây tôi muốn nói đến “lí thuyết mã di truyền” trong nghĩa rộng, không những để bao gồm những khái niệm về cấu trúc hóa học của chất ở ữ https://thuviensach.vn liệu di truyền và thông tin do chúng chuyên chở; mà còn bao gồm những cơ chế phân tử để, từ thông tin nói trên, thể hiện sự phát sinh hình thái và chức năng sinh lí. Khi được định nghĩa như thế, lí thuyết mã di truyền hợp thành nền tảng cơ bản của sinh học. Dĩ nhiên điều này không có nghĩa là những cấu trúc và chức năng phức tạp của sinh thể có thể được suy ra từ lí thuyết, và cũng không có nghĩa là những cấu trúc và chức năng đó có thể được phân tích một cách trực tiếp ở quy mô phân tử (Người ta cũng không thể tiên đoán hoặc giải thích tất cả hóa học bằng vật lí lượng tử, tuy không ai nghi ngờ rằng đó là cơ sở phổ quát của hóa học.) Nhưng nếu lí thuyết phân tử của mã di truyền ngày hôm nay không thể (và có lẽ cũng mãi mãi không thể) tiên đoán và giải thích tất cả sinh quyển, ngay từ bây giờ nó đã là một lí thuyết tổng quát về các hệ thống sống. Không hề có một điều gì tương tự trong tri thức khoa học trước khi thuyết sinh học phân tử ra đời. Thủa trước đó, “bí mật của sự sống” có thể được coi là bất khả tri, ngay về mặt nguyên tắc. Ngày nay một phần lớn của bí mật đó đã được vén mở. Sự kiện đáng kể này có lẽ sẽ được rất coi trọng trong tư tưởng hiện đại, một khi mà, bên ngoài vùng miền của các chuyên gia thuần tuý, người ta hiểu được và đánh giá đúng ý nghĩa chung và tầm tác động của nó. Hi vọng rằng tiểu luận này có thể đóng góp cho việc ấy. Thay vì những khái niệm của sinh học hiện đại, điều tôi sẽ cố gắng rút ra chính là những “thể dạng” của chúng, cũng như là nêu rõ những quan hệ logic giữa chúng và những vùng miền khác của tư tưởng. Ngày nay, trong tựa (hay ngay cả trong tiểu tựa) của một tác phẩm, ai làm khoa học mà dùng từ “triết học” là không thận trọng, dù cho viết “triết học của tự nhiên” đi nữa. Đó là bảo đảm cho nó được các nhà khoa học đón nhận với cái nhìn nghi ngờ và từ các triết gia tốt nhất thì cũng https://thuviensach.vn học đón nhận với cái nhìn nghi ngờ, và từ các triết gia, tốt nhất thì cũng được nhìn bằng nửa con mắt. Tôi chỉ có một lí do để tạ lỗi, nhưng tin rằng nó chính đáng: hơn bao giờ hết, hiện nay người làm khoa học có vai trò suy tư về chức nghiệp của mình trong toàn thể nền văn hóa hiện đại; để không chỉ làm phong phú những hiểu biết chuyên môn quan trọng, mà còn làm phong phú những ý tưởng xuất phát từ chuyên ngành mà mình nghĩ rằng có ý nghĩa cho con người. Chính sự chất phác của cái nhìn mới đôi khi có thể chiếu rọi một ánh sáng mới vào những vấn đề cũ. Còn lại là hiển nhiên phải tránh đồng hóa những ý tưởng được gợi ra từ khoa học với bản thân khoa học; nhưng đồng thời cũng phải không do dự đẩy đến giới hạn tận cùng những kết luận mà khoa học cho phép, với mục đích hiển lộ toàn bộ ý nghĩa của chúng. Một hành xử khó khăn, mà tôi không dám tự cho là đã thực hiện không sai sót. Có thể nói rằng phần trình bày thuần tuý sinh học của tiểu luận này là không có gì độc đáo; tôi đã chỉ tóm tắt những khái niệm được coi là vững chắc trong khoa học hiện đại. Đúng thế, tầm quan trọng tương đối được gán cho những triển khai khác nhau, cũng như việc chọn lựa các ví dụ được đề xuất, phản ánh khuynh hướng riêng của tôi. Ngay cả những chương mục quan trọng của sinh học cũng không được nói đến. Xin nhắc lại là tiểu luận này không hề có ý định thuyết trình về toàn bộ ngành sinh học, mà chỉ thẳng thắn toan tính rút ra cái cốt tuỷ của lí thuyết phân tử về mã di truyền. Dĩ nhiên tôi chịu trách nhiệm về những sự tổng quát hóa về mặt tư tưởng hệ, mà mình cho rằng có thể suy diễn từ lí thuyết mã di truyền. Nhưng tôi không tin rằng mình sai lầm khi phát biểu rằng những diễn giải đó, một khi không vượt quá phạm vi khoa học luận, sẽ được sự chấp nhận của đa số các nhà sinh vật học hiện đại. Tôi cũng chỉ có thể hoàn toàn chịu trách nhiệm về những phát triển có tính cách đạo lí, nếu không nói là chính trị, mà tôi không muốn lẩn tránh, mặc dù nguy hiểm https://thuviensach.vn đến đâu, mặc dù, ngoài ý muốn của tôi, chúng có vẻ như quá ngây thơ, hay quá nhiều tham vọng: thái độ khiêm tốn thích hợp với một học giả, nhưng không thích hợp với những ý tưởng anh ta nuôi dưỡng, và có nhiệm vụ bảo vệ. Ở đây cũng vậy, điều tôi tin chắc và cho tôi sự yên tâm là thấy mình hoàn toàn hòa hợp với nhiều nhà sinh vật học hiện đại mà sự nghiệp xứng đáng được tôn trọng nhất. Xin các nhà sinh vật học lượng thứ khi phải đọc những triển khai chán ngán quá quen thuộc, và cũng xin những độc giả không chuyên sinh vật học lượng thứ trước những trình bày khô khan về một vài khái niệm “kĩ thuật” không thể thiếu. Một số độc giả sẽ thấy các phụ lục giúp mình vượt qua những khó khăn đó. Tuy nhiên xin nhấn mạnh là việc đọc các phụ lục hoàn toàn không cần thiết cho những ai không muốn trực tiếp đối diện với những sự thực hóa học của sinh vật học. Tiểu luận này dựa trên một chuỗi bài thuyết trình (“Robbins Lectures”) trong tháng 2/1989 tại Đại học Pomona, California. Xin chân thành cảm tạ quý vị phụ trách đại học này đã tạo điều kiện cho phép tôi triển khai, trước một cử toạ trẻ trung và nồng nhiệt, một số chủ đề được nghiền ngẫm từ lâu nhưng chưa đưa vào giảng dạy. Tôi cũng đã thực hiện một khoá giảng tại Học Viện Pháp quốc1 trong niên khoá 1969- 1970 trên những chủ đề này. Thực là một cơ quan đẹp đẽ và quý hiếm, cho phép các thành viên vượt qua khỏi những hạn chế theo nghĩa hẹp của nhiệm vụ giảng dạy đại học được giao cho. Vì thế, xin tạ ơn Guillaume Budé và vua François đệ nhất. Clos Saint-Jacques, tháng Tư, 1970 https://thuviensach.vn CHƯƠNG I Những vật thể kì lạ Cái tự nhiên và cái nhân tạo Đối với mỗi người chúng ta, khả năng phân biệt giữa những vật thể nhân tạo và những vật thể tự nhiên có vẻ như tức khắc và rành rọt. Mỏm đá, rặng núi, dòng sông hay đám mây là những vật thể tự nhiên. Con dao, cái khăn tay, xe hơi, là những vật thể nhân tạo, những nghệ phẩm.2 Chúng ta hãy phân tích những phán đoán ấy, để thấy chúng không hề tức khắc, và cũng chẳng tuyệt đối khách quan. Ta biết rằng con dao được làm ra để sử dụng với một tính năng3 đã được tiên liệu. Vật thể đó đã vật chất hóa một ý định có trước nó, làm cho nó ra đời; và, được chờ đợi từ trước khi chế tạo vật thể, tính năng ấy giải thích được thể dạng của nó. Dòng sông hay mỏm đá không có gì giống như trên, vì chúng ta biết, hay nghĩ, rằng chúng được nhào nặn ra bởi những lực vật lí hoạt động một cách tự do, không thể gán cho bất cứ “dự định” nào. Ít ra có thể nói như thế nếu chúng ta chấp nhận định đề cơ bản của phương pháp khoa học: đó là việc Tự nhiên là khách thể và không có dự phóng. Vậy thì, chính do quy chiếu về hoạt động của chúng ta, có ý thức và có dự phóng, chính vì bản thân chúng ta là kẻ chế tác các nghệ phẩm; mà chúng ta đánh giá một vật thể nào đó là “tự nhiên” hay “nhân tạo”. Một cách thực tế, liệu có thể định ra những tiêu chuẩn tổng quát và khách quan cho phép nêu lên những đặc tính của các vật thể nhân tạo, sản phẩm của một hoạt động có ý thức dự phóng; để đối lập với những vật thể tự nhiên, kết quả của những lực vật lí hoạt động một cách tự do? Để bảo đảm tính chất hoàn toàn khách quan của những tiêu chuẩn được chọn lựa, có lẽ tốt https://thuviensach.vn hơn cả là ta nên tự hỏi, nếu viết một chương trình máy tính sử dụng các tiêu chuẩn ấy, liệu máy tính có thể phân biệt hay không một vật thể tự nhiên và một vật thể nhân tạo. Một chương trình như vậy sẽ tìm được những áp dụng có hứng thú cực kì lớn. Giả sử sắp tới đây một phi thuyền không gian sẽ đổ bộ xuống Kim tinh (Venus) hay Hoả tinh (Mars); còn chuyện nào lí thú hơn là trả lời câu hỏi: liệu những hành tinh láng giềng này đang, hoặc đã ở một thời đại trước, cưu mang những tồn tại4 có trí tuệ, có khả năng hành động theo dự phóng? Để phát hiện những hoạt động loại này, đang diễn ra hay đã diễn ra trong quá khứ, dĩ nhiên là phải nhận ra những sản phẩm của chúng, mặc dù những sản phẩm này có thể khác biệt tận gốc rễ với những sản phẩm do con người chế tác. Một khi hoàn toàn không biết gì về bản tính của những tồn tại nói trên, cũng không biết gì về những dự định mà họ có thể đã quan niệm, chương trình khảo sát chỉ có thể sử dụng những tiêu chuẩn rất tổng quát, tuyệt đối chỉ dựa trên cơ sở cấu trúc và thể dạng của những sự vật được quan sát, không hề quy chiếu về bất cứ chức năng giả định nào đó của chúng. Ta thấy có lẽ đếm được hai tiêu chuẩn có thể sử dụng; 1° đều đặn, và 2° được lặp lại. Về tiêu chuẩn đều đặn, người ta sẽ tìm cách sử dụng dữ kiện sau: những sự vật tự nhiên kết quả của sự nhào nặn bởi các lực vật lí thì hầu như không bao giờ mang những cấu trúc hình học đơn giản, chẳng hạn như: mặt phẳng, cạnh thẳng, góc vuông, đối xứng chính xác; trong khi đó những nghệ phẩm thường mang các tính chất trên, mặc dù có thể thô sơ và xấp xỉ. Có lẽ tiêu chuẩn lặp lại chắc chắn sẽ mang tính quyết định nhất. Những nghệ phẩm giống nhau và mang cùng một tính năng đều là sự vật chất hóa một dự định được tái tạo nhiều lần, không kể vài thay đổi xấp xỉ nào đó, https://thuviensach.vn lặp lại những ý đồ bất biến của tác nhân. Vậy, khi ta để ý đến điều này, việc phát hiện ra nhiều phiên bản vật thể có hình dạng kha xác định sẽ rất có ý nghĩa. Những tiêu chuẩn khả dụng có thể định nghĩa tóm tắt như trên. Ngoài ra, cần nói rõ là các vật thể sẽ được khảo nghiệm có kích cỡ vĩ mô, chứ không vi mô. Qua “cỡ vĩ mô” nên hiểu là vật thể có kích thước nói chung đo bằng xentimét, còn “cỡ vi mô” là kích thước đo bằng Angstrom (1cm = 108 Angstrom). Nhất thiết cần xác định rõ như vậy vì, ở kích thước vi mô, đối tượng sẽ là những cấu trúc nguyên tử hay phân tử, mà dạng hình học đơn giản, trùng điệp, dĩ nhiên không là bằng chứng cho một dự định có ý thức và thuần lí, mà chỉ là kết quả của các quy luật hóa học. Những khó khăn của một chương trình không gian Giả sử chương trình khảo sát đã được viết ra, và đưa vào máy tính. Để thử nghiệm tính năng của nó không gì tốt hơn là cho nó thao tác trên những vật thể của trái đất. Ta hãy đảo ngược hoàn cảnh giả định, và tưởng tượng rằng máy tính đã do những chuyên gia của một cơ quan loại NASA5 thuộc Hoả tinh thực hiện với ước muốn phát hiện trên trái đất những bằng chứng của một sinh hoạt có tổ chức, có tạo chế các nghệ phẩm. Và giả sử thêm rằng phi thuyền vũ trụ Hoả tinh lần đầu tiên hạ cánh xuống khu rừng Fontainebleau6, cứ cho là cạnh làng Barbizon. Máy tính khảo sát và so sánh hai tập hợp vật thể đáng lưu ý nhất xung quanh nó: một mặt là những ngôi nhà của làng Barbizon và mặt khác là những tảng đá của bãi đá Apremont. Áp dụng những tiêu chuẩn về sự đều đặn, sự đơn giản hình học, và sự lặp lại, nó kết luận dễ dàng rằng các tảng đá là những vật thể tự nhiên, và các ngôi nhà là những nghệ phẩm. https://thuviensach.vn Hướng sự chú ý sang những vật thể có kích thước nhỏ hơn, máy tính khảo sát vài hòn cuội nhỏ, bên cạnh đó có vài tinh thể, cứ cho là thạch anh. Vẫn theo những tiêu chuẩn cũ, hiển nhiên nếu máy quyết định đúng rằng những hòn cuội là vật thể tự nhiên, thì tinh thể thạch anh lại được cho là nhân tạo. Phán đoán này dường như chứng tỏ có một “sai lầm” trong cơ cấu của chương trình. “Sai lầm”, nhưng lại có nguyên nhân lí thú: nếu các tinh thể cho thấy những thể dạng hình học được xác định rõ rệt, chính vì cấu trúc vĩ mô của chúng phản ánh trực tiếp cấu trúc vi mô của những nguyên tử hay phân tử thành phần, đơn giản và trùng điệp. Nói cách khác, tinh thể là biểu hiện vĩ mô của một cấu trúc vi mô. “Sai lầm” này sẽ được chỉnh lí tương đối dễ dàng, bởi vì người ta đã biết tất cả những cấu trúc có thể có của các tinh thể. Nhưng giả sử đến đây máy tính lại khảo sát một loại vật thể khác; một tổ ong dại chẳng hạn. Hiển nhiên là máy sẽ nhận ra tất cả những tiêu chuẩn xác định một nguồn gốc nhân tạo: cấu trúc đơn giản và trùng điệp của những bánh tổ và của những lỗ tổ, đơn vị cấu tạo của các bánh tổ; đó là lí do làm cho tổ ong sẽ được xếp vào cùng một loại vật thể như những ngôi nhà ở Barbizon. Nghĩ sao về phán đoán này? Ta biết rằng tổ ong cũng là “nghệ tạo”7, trong nghĩa nó biểu thị một sản phẩm, kết quả hoạt động của những con ong. Nhưng chúng ta cũng có lí do đúng đắn để nghĩ rằng hoạt động đó là thuần tuý tự động, có hành động, nhưng không do một dự phóng có ý thức. Tuy vậy, là những người nghiên cứu tự nhiên nghiêm túc, chúng ta coi các con ong là những tồn tại “tự nhiên”. Phải chăng có một mâu thuẫn hiển nhiên khi coi là “nghệ tạo”, một sản phẩm của hoạt động tự động của những tồn tại “tự nhiên”? Khi tiếp tục cuộc tra vấn, người ta sẽ sớm nhận ra rằng, nếu bảo là có mâu thuẫn, thì mâu thuẫn này không do một lỗi lập trình nào, mà nó đến từ https://thuviensach.vn chính sự nhập nhằng trong phán đoán của chúng ta. Bởi vì, nếu hiện nay máy tính không khảo sát tổ ong mà chính bản thân những con ong, nó cũng sẽ chỉ thấy những tồn tại nghệ tạo, được chế luyện cao độ. Sự quan sát dù rất phiến diện cũng cho thấy ở những con ong nhiều yếu tố hiển nhiên của tính đối xứng8 đơn giản: đối xứng phải trái và đối xứng tịnh tiến9. Thêm nữa, và nhất là, khi khảo sát từng con ong, chương trình sẽ ghi lại là cấu trúc vô cùng phức tạp của chúng (số lượng và vị trí các sợi lông bụng chẳng hạn, hay những đường gân cánh) được lặp lại từ con này đến con kia một cách chính xác phi thường. Đó là bằng chứng xác đáng nhất cho thấy những tồn tại này đều là sản phẩm của một hoạt động rất có chủ ý, sáng tạo, và tinh tế bậc nhất. Máy tính, trên cơ sở những tài liệu quả quyết như thế, chỉ có thể báo cáo cho các quan chức NASA thuộc Hoả tinh về sự phát hiện Trên Trái đất một nền công nghệ mà chắc hẳn là so với nó thì nền công nghệ của Hoả tinh sẽ chỉ là sơ khai. Chúng ta vừa rẽ qua một câu chuyện thật ra không mấy khoa học giả tưởng, nó nhằm minh họa cho khó khăn gặp phải khi người ta muốn xác định rõ rệt làn phân cách giữa hai loại vật thể mà trực giác vốn cho là hiển nhiên khác nhau: “tự nhiên” và “nhân tạo”. Trên thực tế, chắc chắn là từ những tiêu chuẩn về cấu trúc (vĩ mô) không thể đưa ra được một định nghĩa cho cái nhân tạo, một mặt bao gồm tất cả những nghệ phẩm “đích thực”, như những sản phẩm do con người chế tác, một mặt khác loại trừ được tất cả những sự vật tự nhiên một cách minh bạch như các cấu trúc tinh thể, và cũng loại trừ ngay chính bản thân các tồn tại sống, mà tuy vậy chúng ta lại muốn xếp vào lớp các hệ thống tự nhiên. Khi suy nghĩ về nguyên do của những nhầm lẫn (bề ngoài?) mà chương trình dẫn đến, chắc rằng ta sẽ nghĩ đến việc chúng ta đã hạn chế hoạt động của chương trình, một cách chuyên nhất, vào sự khảo sát hình thái, cấu https://thuviensach.vn trúc, đặc tính hình học. Như thế là làm cho chương trình đánh mất nội dung cốt lõi của khái niệm vật thể nhân tạo; cụ thể là, trước hết một vật thể như thế được định nghĩa, hay được giải thích, qua chức năng mà nó được làm ra để thực hiện, bằng tính năng của nó trong nhiệm vụ mà người sáng tạo ra nó chờ đợi. Tuy nhiên, như chúng ta sẽ nhanh chóng thấy, sau khi lập trình cho máy tính để nó quan tâm không những đến cấu trúc của vật thể được khảo sát, mà còn đến tính năng có thể của vật thể, kết quả sẽ chỉ làm chúng ta thất vọng hơn. Những vật thể sinh ra cùng với một dự định Để lấy ví dụ, hãy giả sử là chương trình mới đó thực sự phân tích chính xác những cấu trúc và tính năng của hai loại vật thể, chẳng hạn như những con ngựa chạy trên đồng cỏ và những chiếc xe hơi chạy trên đường. Việc phân tích sẽ đưa đến kết luận là cả hai loại vật thể này tương đồng rất sát với nhau, trong nghĩa cả hai đều được thiết kế để có khả năng di chuyển nhanh, mặc dù trên những mặt đường đất khác nhau, và điều này giải thích sự khác biệt về cấu trúc. Và, lại để lấy một ví dụ khác, nếu chúng la cho máy tính so sánh những cấu trúc và tính năng của con mắt một động vật có xương sống với một cái máy ảnh, máy tính không thể không nhận ra những tương đồng sâu sắc: thấu kính, màng điều sáng, cửa trập, sắc tố; cũng vẫn những bộ phận ấy được sắp đặt trong hai loại vật thể để nhằm đạt đến những tính năng giống nhau. Tôi chỉ muốn kể ra ví dụ này, giữa nhiều ví dụ cổ điển khác về sự thích ứng chức năng trong các sinh vật, để nhấn mạnh rằng sẽ thật là tùy tiện và vô bổ nếu như người ta muốn phủ nhận sự kiện: con mắt, một bộ phận tự nhiên, chính là biểu hiện của một “dự định” (ghi lại hình ảnh); trong khi https://thuviensach.vn chúng ta lại đương nhiên phải công nhận nguồn gốc đó của máy ảnh. Phân tích đến cùng sự phủ nhận nói trên thì lại càng thấy nó phi lí hơn, cái dự định dùng để “giải thích” máy ảnh, chỉ có thể là chính cùng cái dự định vốn đã đem đến cho con mắt cùng một cấu trúc. Mọi nghệ phẩm là sản phẩm xuất ra từ hoạt động của một tồn tại sống, tồn tại ấy biểu đạt ra một cách đặc biệt hiển nhiên một trong những tính chất cơ bản đặc thù của tất cả những tồn tại sống, không có ngoại lệ: đó là những tồn tại sinh ra với một dự định, mà chúng vừa thể hiện qua cấu trúc, vừa thực hiện qua những tính năng (chẳng hạn như việc sáng tạo các nghệ phẩm). Thay vì từ chối khái niệm này (như nhiều nhà sinh vật học đã muốn làm), ngược lại không thể không chấp nhận nó như thiết yếu cho chính sự định nghĩa những tồn tại sống. Chúng ta sẽ nói rằng những tồn tại này tự phân biệt với tất cả những cấu trúc của tất cả những hệ thống hiện hữu trong vũ trụ qua đặc tính mà chúng ta sẽ gọi là luật hướng đích.10 Tuy nhiên, ta nên để ý rằng nếu nó là cần để xác định những tồn tại sống, điều kiện này là không đủ, chính vì nó không đề xuất được những tiêu chuẩn cho phép phân biệt bản thân những tồn tại sống với những nghệ phẩm, do chúng chế tác. Nói rằng dự định khai sinh ra một nghệ phẩm là sở hữu của động vật đã sáng tạo ra nó, mà không thuộc về bản thân sự vật nhân tạo, thì chưa đủ. Khái niệm hiển nhiên này còn quá chủ quan, bằng cớ là có lẽ khó có thể sử dụng nó trong một chương trình máy tính: làm sao máy có thể nhận định là dự định ghi lại hình ảnh - dự định được thể hiện bằng cái máy ảnh - thuộc về một vật thể gì khác hơn là bản thân cái máy ảnh? Chỉ qua sự khảo sát cấu trúc đã hoàn thành và phân tích những tính năng của vật thể ấy, ta có thể xác định một dự định, nhưng không thể xác định tác giả của nó. https://thuviensach.vn Để đạt được mục đích này, cần đến một chương trình không những biết khảo sát vật thể hiện hành, mà còn cả nguồn gốc của nó, lịch sử của nó, và, để bắt đầu, cách thức chế tác ra nó. Trên nguyên tắc, không có gì cản trở việc một chương trình như thế có thể được xây dựng. Dù cho tương đối sơ khai, chương trình chắc sẽ cho phép phân định ra một khác biệt gốc rễ giữa một tồn tại sống và một nghệ phẩm, dù hoàn chỉnh cỡ nào đi nữa. Thật thế, máy tính không thể nào bỏ qua không ghi nhận rằng cấu trúc vĩ mô của một nghệ phẩm (dù cho đó là một bánh tổ ong, một cái đập do loài hải li dựng lên, một cái rìu thời đồ đá cũ, hay một phi thuyền không gian) là kết quả của sự tác động lên nguyên vật liệu cấu thành vật thể, từ những lực bên ngoài bản thân vật thể. Một khi được hoàn thành, cơ cấu vĩ mô của vật thể không cho thấy những lực cấu kết nội tại giữa những nguyên tử hay phân tử cấu thành nguyên vật liệu (ở đó chúng chỉ tham dự vào những tính chất chung về tỉ trọng, về độ cứng, độ dẻo; v.v.). Nhưng cơ cấu vĩ mô này lại là bằng chứng cho những lực bên ngoài đã gia công ra vật thể. Những cỗ máy tự xây dựng bản thân chúng Chương trình, ngược lại, sẽ phải ghi nhận thực tế là cấu trúc của một tồn tại sống được hình thành qua một quy trình hoàn toàn khác thế; trong nghĩa cấu trúc này gần như không bị ảnh hưởng gì từ những nguồn lực bên ngoài, mà tất cả mọi thứ, từ thể dạng chung chung cho đến những chi tiết nhỏ nhất, đều do những tương tác “phát sinh hình thái” nội tại trong bản thân vật thể. Cấu trúc đó làm bằng chứng cho một quy trình tất định tự chủ, chính xác, chặt chẽ, bao hàm một sự “tự do” gần như toàn vẹn trước những tác nhân hay điều kiện ngoại tại; đã hẳn, những yếu tố ngoại tại này có thể ngăn trở sự phát triển này, nhưng không thể định hướng cho nó, cũng https://thuviensach.vn không thể áp đặt một cấu trúc tổ chức nào cho vật thể sống. Qua tính chất tự chủ và tự phát của tiến trình phát sinh hình thái, vốn kiến tạo cấu trúc vĩ mô của tồn tại sống, ta phân biệt được rất rõ những tồn tại này với các nghệ phẩm, cũng như với đa số các vật thể tự nhiên, mà hình thái vĩ mô phần lớn do những tác động từ bên ngoài tạo ra. Nói vậy cũng có một ngoại lệ: đó vẫn là các tinh thể, mà dạng hình học phản ánh những tương tác nội tại của bản thân vật thể. Phải chăng, nếu chỉ bằng tiêu chuẩn này, ta nên xếp các tinh thể vào cùng một lớp với các tồn tại sống; trong khi các nghệ phẩm và các vật thể tự nhiên, vì đều là thành quả của những lực tác động bên ngoài, phải được xếp chung trong một lớp khác. Tiêu chuẩn này, cũng như các tiêu chuẩn về sự đều đặn và sự lặp lại, dẫn đến sự cần thiết phải xét chung các cấu trúc tinh thể và các tồn tại sống. Điều này có thể gợi ý cho người viết chương trình khảo sát, ngay cả một người không biết đến sinh học hiện đại. Người ấy phải tự hỏi, phải chăng những lực nội tại đã trao cho các tồn tại sống cấu trúc vĩ mô của chúng, lại cũng mang cùng bản chất với những lực tương tác vi mô tác giả của các hình thái tinh thể. Đúng như thế, và đó là một trong những chủ đề chính sẽ được triển khai trong những chương sắp tới của tiểu luận này. Còn lúc này, chúng ta tìm cách xác định qua những tiêu chuẩn tuyệt đối phổ quát, những tính chất vĩ mô nào cho phép phân biệt các tồn tại sống với tất cả các tồn tại khác trong vũ trụ. Sau khi đã “khám phá” là có một diễn tiến tất định, nội tại, và tự tại, bảo đảm cho việc hình thành những cấu trúc rất phức tạp của các tồn tại sống, người lập trình của chúng ta, kẻ không biết gì về sinh học nhưng là chuyên gia tin học, tất yếu phải thấy rằng một cấu trúc như thế biểu thị một số lượng thông tin rất đáng kể, mà việc còn lại là phải tìm ra nguồn phát tin, bởi vì bất cứ một thông tin nào khi được biểu đạt, tức đã được nhận, thì tất phải có nguồn phát. https://thuviensach.vn Những cỗ máy tự sao ra bản thân Bây giờ ta chấp nhận rằng, khi tiếp tục tìm hiểu, người lập trình phát hiện một điều cuối cùng; đó là: nguồn phát ra thông tin được biểu đạt trong cấu trúc của tồn tại sống, luôn luôn là một vật thể khác giống hệt tồn tại đã được biểu đạt. Người lập trình đã xác định được nguồn thông tin, và nhận ra một đặc tính thứ ba rất đáng chú ý của những tồn tại này, đó là khả năng sao bản và chuyển giao không thay đổi11 thông tin tương ứng với cấu trúc của bản thân những tồn tại đó. Thông tin đó rất phong phú vì lí do nó mô tả một tổ chức cực kì phức tạp, nhưng vẫn được bảo tồn toàn bộ từ thế hệ này sang thế hệ khác. Chúng ta sẽ đặt tên cho đặc tính này là luật sinh sản12 bất biến, hay đơn giản hơn là luật bất biến. Nên để ý ở đây rằng, do đặc tính sinh sản bất biến của chúng, một lần nữa các tồn tại sống và các cấu trúc tinh thể đứng cùng nhau và đối lập với tất cả những vật thể khác được biết đến trong vũ trụ. Thật vậy, chúng ta biết rằng, trong trạng thái dung dịch bão hòa, một số hóa chất không kết tinh trừ phi người ta rắc vào dung dịch những mầm tinh thể. Thêm nữa, nếu hóa chất có thể mang đặc tính kết tinh theo hai dạng khác nhau, thì cơ cấu của tinh thể, mà sẽ xuất hiện trong dung dịch, được xác định theo mầm được gieo. Tuy nhiên, các cấu trúc tinh thể mang một lượng thông tin nhỏ hơn nhiều cấp, so với thông tin được truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác trong những tồn tại sống vào loại đơn giản nhất mà chúng ta được biết. Tiêu chuẩn này, cần nhấn mạnh là thuần tuý định lượng, cho phép phân biệt các tồn tại sống với tất cả các tồn tại khác, kể cả các tinh thể. * * * https://thuviensach.vn Bây giờ hãy để yên cho nhà lập trình của Hoả tinh, giả định là không biết gì về sinh học, để họ trầm tư. Kinh nghiệm giả tưởng vừa qua chỉ có mục đích buộc chúng ta phải “khám phá trở lại” những đặc tính tổng quát nhất dùng đặc trưng cho các tồn tại sống và cho phép phân biệt chúng với phần còn lại của vũ trụ. Hiện nay chúng ta chấp nhận đã hiểu rõ sinh học (đầy đủ nhất theo tình trạng hiện tại) để có thể phân tích sâu hơn và thử định nghĩa một cách chính xác hơn, định lượng nếu được, những đặc tính nói trên. Chúng ta đã tìm thấy ba đặc tính: luật hướng đích, luật phát sinh hình thái tự chủ, luật sinh sản bất biến. Những đặc tính kì lạ: bất biến và hướng đích Trong ba đặc tính đó thì định nghĩa bằng số lượng luật sinh sản bất biến có lẽ là dễ nhất. Bởi vì điều nói đến ở đây là khả năng sao bản một cấu trúc có mức độ tổ chức cao, và bởi vì mức độ trật tự của một cấu trúc có thể được định nghĩa bằng đơn vị thông tin, chúng ta sẽ xác định như sau: “nội dung của luật bất biến”, của một loài nhất định, đồng nhất với lượng thông tin mà, khi được truyền từ một thế hệ sang thế hệ sau, bảo đảm được sự bảo tồn một chuẩn cấu trúc nhất định. Chúng ta sẽ thấy rằng người ta có thể ước tính được đại lượng này, với một số giả thiết. Đó là một điều, và điều ấy lại cho phép tiếp cận sát hơn cái khái niệm vốn rất cần thiết, hiển nhiên và tức thì, khi người ta khảo sát các cấu trúc và tính năng của các tồn tại sống: khái niệm về luật hướng đích. Tuy nhiên, khi phân tích khái niệm này, nó trở nên mơ hồ một cách sâu xa, bởi vì nó đưa đến ý tưởng “dự định”, có màu chủ quan. Ta nhớ lại ví dụ cái máy ảnh: nếu chấp nhận rằng sự hiện hữu của vật thể này là biểu hiện của “dự định” ghi lại hình ảnh, thì ta cũng phải đương nhiên chấp nhận là có một “dự https://thuviensach.vn định” tương tự được hoàn thành trong sự xuất hiện của con mắt động vật có xương sống. Nhưng mọi dự định cụ thể, bất kể thế nào, chỉ có nghĩa như bộ phận của một dự định tổng quát hơn. Tất cả những thích nghi chức năng của các tồn tại sống, cũng như tất cả những nghệ phẩm do các tồn tại sống chế tác, đều hoàn thành những dự định đặc thù có thể được coi như những khía cạnh hay những bộ phận của một dự định nguyên thuỷ duy nhất, đó là việc bảo tồn và phát triển loài. Để được chính xác hơn, chúng ta sẽ tự do chọn định nghĩa cho dự định hướng đích cốt yếu đó như là sự truyền đạt, từ thế hệ này sang thế hệ khác, nội dung luật bất biến đặc trưng của loài. Tất cả những cơ cấu, tất cả những tính năng, tất cả những hoạt động tham dự vào thành công của dự định cốt yếu này đều được coi là “hướng đích”. Làm như thế cho phép chúng ta đề xuất một định nghĩa lí thuyết cho “mức” hướng đích của một loài. Thực vậy, người ta có thể coi tất cả những cấu trúc và tính năng hướng đích như là tương ứng với một lượng thông tin cần được truyền đạt để cho những cấu trúc đó được xây dựng và những tính năng đó được hoàn thành. Ta sẽ gọi định lượng đó là “thông tin của luật hướng đích”. Như vậy người ta có thể coi “mức hướng đích” của một loài là tương ứng với lượng thông tin, trung bình trên mỗi cá thể, phải được gửi đi để bảo đảm sự truyền đạt cho thế hệ sau nội dung đặc thù của luật sinh sản bất biến. Người ta sẽ dễ dàng thấy rằng việc hoàn thành dự định hướng đích cơ bản (tức là sự sinh sản bất biến), trong những giống loài khác nhau và ở những nấc thang khác nhau của giới động vật, vận dụng những cấu trúc và những tính năng đa dạng, ít hay nhiều tinh luyện và phức tạp. Cần nhấn mạnh sự kiện là những vận dụng nói trên không chỉ liên quan trực tiếp đến https://thuviensach.vn việc sinh sản theo đúng nghĩa, mà còn bao gồm những hoạt động, đóng góp, dù cho gián tiếp nhất, vào sự sống còn và phát triển giống loài. Chẳng hạn như việc chơi đùa của những sinh vật non trong loài động vật có vú cao cấp, đó là một yếu tố quan trọng cho sự phát triển tâm lí và hội nhập xã hội. Cho nên nó có một giá trị hướng đích, hiểu như thành tố của sự gắn kết trong quần thể, điều kiện cho sự sống còn của quần thể và phát triển giống loài. Chính mức độ phức tạp của tất cả những tính năng và cấu trúc đó, được quan niệm như có chức năng phục vụ cho dự định hướng đích, mà có lẽ ta nên ước lượng. Trên thực tế, đại lượng có thể được định nghĩa trên lí thuyết này lại không thể đo được. Nhưng ít ra nó cho phép sắp xếp một cách đại khái những loài hoặc nhóm khác nhau trên những “nấc thang của luật hướng đích”. Để lấy một ví dụ cực đoan, hãy tưởng tượng một chàng thi sĩ si tình và nhút nhát, không dám tỏ tình với người mình yêu, mà chỉ có thể biểu lộ ước mong một cách tượng trưng, qua những bài thơ đề tặng nàng. Lại giả sử người phụ nữ kia, cuối cùng cũng bị những sự tôn sùng tinh tế nọ quyến rũ, bằng lòng ngủ với chàng. Những bài thơ của thi sĩ đã tham dự vào dự định cơ bản, vì thế lượng thông tin nó đã chứa phải được tính vào tổng số những tính năng hướng đích bảo đảm cho việc truyền đạt luật sinh sản bất biến. Rõ ràng là dự định đã thành công nhờ vào một tính năng không có trong bất cứ một động vật nào khác con người, chẳng hạn như chuột. Thế nhưng, và đây là điều quan trọng, nội dung của luật sinh sản bất biến là xấp xỉ như nhau giữa chuột và người (trên thực tế, giữa tất cả các loài có vú). Do đó, hai đại lượng mà chúng ta đã tìm cách định nghĩa là thực sự khác nhau. Điều này đưa chúng ta tới một vấn đề rất quan trọng cần xem xét, liên quan đến những liên hệ giữa ba đặc tính mà chúng ta đã nhận ra là đặc https://thuviensach.vn trưng cho các tồn tại sống: luật hướng đích, luật phát sinh hình thái tự chủ, và luật sinh sản bất biến. Sự kiện chương trình máy tính có thể liên tiếp xác nhận chúng một cách độc lập với nhau lại không chứng tỏ được rằng chúng không đơn giản là ba biểu hiện của cùng một đặc tính cơ bản hơn và bí ẩn hơn, không thể tiếp cận bằng bất kì quan sát trực tiếp nào. Nếu quả đúng như thế, việc phân biệt các tính chất và tìm những định nghĩa khác nhau cho chúng sẽ chỉ là tùy tiện và ảo tưởng. Khi ấy, rất xa với việc soi sáng các vấn đề, tiếp cận “bí ẩn của sự sống”, phân tích để mổ xẻ nó, chúng ta sẽ chỉ đang làm phù thuỷ trừ tà cho nó. Hoàn toàn đúng là ba đặc tính nói trên kết hợp chặt chẽ với nhau trong tất cả các tồn tại sống. Luật bất biến di truyền chỉ tự biểu thị và chỉ hiển lộ thông qua và nhờ ở sự phát sinh hình thái tự chủ của cấu trúc cấu thành bộ máy hướng đích. Một nhận xét đầu tiên nổi bật cần nêu lên: vị thế của ba khái niệm đó không như nhau. Nếu luật bất biến và luật hướng đích thực sự là những “tính chất” đặc trưng cho các tồn tại sống, sự cấu trúc hóa tự phát của hình thái đúng hơn phải được coi như một cơ chế. Mặt khác, trong những chương sắp tới, chúng ta sẽ thấy rằng cơ chế này can thiệp vừa cả trong việc sao bản thông tin di truyền bất biến, vừa cả trong sự kiến tạo các cấu trúc hướng đích. Tuy nhiên, sự kiện đích xác là cùng một cơ chế giải thích được cả hai đặc tính, không đưa tới hệ luận là cần phải nhất thể hóa chúng. Ta vẫn có thể, và thực ra về mặt phương pháp luận cần phải phân biệt chúng, có nhiều lí do cho việc này: 1. Ít ra người ta có thể tưởng tượng về những vật thể có khả năng sinh sản bất biến, nhưng lại không có một bộ phận có cơ chế hướng đích nào. Các cấu trúc tinh thể cho chúng ta một ví dụ, tuy rằng đúng https://thuviensach.vn là ở một mức độ phức tạp thấp hơn rất nhiều so với mọi tồn tại sống được biết đến. 2. Sự phân biệt giữa luật hướng đích và luật bất biến không chỉ đơn giản là một sự trừu tượng hóa luận lí. Ở đây có lí do chính đáng dựa trên hóa học; Thật thế, trong hai lớp đại phân tử sinh học thì lớp thứ nhất, các protêin, phụ trách hầu hết những cấu trúc và tính năng hướng đích, trong khi luật bất biến di truyền thì tuyệt đối chỉ gắn với lớp kia, các axit nucleic. 3. Cuối cùng, như chúng ta sẽ thấy trong chương kế tiếp, sự phân biệt này được tiền giả định, một cách hiển ngôn hay không, trong tất cả các lí thuyết, tất cả các xây dựng ý thức hệ (tôn giáo, khoa học hay siêu hình học) liên quan đến sinh quyển và các quan hệ của nó với phần còn lại của vũ trụ. * * * Các tồn tại sống là những vật thể kì lạ. Có lẽ con người trong mọi thời đại đều đã ít nhiều nhận ra điều này một cách mơ hồ. Sự phát triển của khoa học tự nhiên kể từ thế kỉ 17, sự nở rộ của ngành này từ thế kỉ 19, không những không xoá đi được cảm giác kì lạ đó, mà còn làm cho nó trở nên gay gắt hơn nữa. Nếu nhìn từ những quy luật vật lí chi phối các hệ thống vĩ mô, ngay cả sự hiện hữu của các tồn tại sống hình như đã làm nên một nghịch lí, đã vi phạm một vài nguyên lí căn bản làm nền tảng cho khoa học hiện đại. Chính xác ra, đó là những nguyên lí nào? Câu hỏi này không thể trả lời tức thì. Vậy cho nên vấn đề là phân tích một cách chính xác bản chất của “nghịch lí” hay “những nghịch lí” ấy. Công việc này sẽ cho chúng ta một dịp để xác định vị trí, nhìn từ các quy luật vật lí, của hai tính chất https://thuviensach.vn cốt lõi đặc thù của các tồn tại sống: luật sinh sản bất biến và luật hướng đích. Nghịch lí của luật bất biến Thực thế, thoạt nhìn thì luật bất biến có vẻ như là một đặc tính nghịch lí một cách sâu sắc, bởi vì sự bảo tồn, sự sinh sản, sự bội tăng các cấu trúc có trật tự rất cao, đều hiện ra như có vẻ không tương thích với nguyên lí thứ hai của nhiệt động học. Đúng vậy, nguyên lí này áp đặt rằng mọi hệ thống vĩ mô chỉ có thể tiến triển theo chiều hướng thoái biến của trật tự đặc trưng cho hệ thống.13 Tuy nhiên, tiên liệu này của nguyên lí thứ hai chỉ có giá trị, và chỉ có thể được kiểm nghiệm, khi người ta khảo sát sự tiến hóa của tổng thể một hệ thống đóng kín về mặt năng lượng. Bên trong một hệ thống như thế, người ta có thể quan sát thấy một pha trong đó những cấu trúc có trật tự được hình thành và phát triển, và không vì thế mà sự tiến hóa của tổng thể hệ thống vi phạm nguyên lí thứ hai. Sự kết tinh của một dung dịch bão hòa mang đến ví dụ tốt nhất. Người ta hiểu rõ nhiệt động học của một hệ thống như vậy. Sự tăng trưởng cục bộ của trật tự của hệ thống, biểu hiện qua việc những phân tử hỗn độn tụ lại với nhau thành một mạng tinh thể rất xác định, được “trả giá” bằng sự chuyển dịch năng lượng từ pha kết tinh sang dung dịch: entrôpi (độ hỗn loạn) của tổng thể hệ thống vẫn tăng một đại lượng đúng như nguyên lí thứ hai đòi hỏi. Ví dụ này cho thấy, sự tăng trưởng cục bộ của trật tự, trong một hệ thống đóng kín, là vẫn tương thích với nguyên lí thứ hai. Tuy nhiên chúng ta đã nhấn mạnh rằng mức độ tổ chức của một sinh vật, dù đơn giản nhất, cũng vô cùng lớn so với mức độ tổ chức của một tinh thể. Cần tự hỏi liệu sự bảo tồn và sự bội tăng bất biến của những cấu trúc như thế có còn tương thích với nguyên lí thứ hai hay https://thuviensach.vn không. Người ta có thể kiểm nghiệm điều này bằng một thí nghiệm tương tự rất sát với thí nghiệm về sự kết tinh. Ta hãy lấy một mililit nước, trong đó chứa vài mili-gram một chất đường đơn, ví dụ như glucoza, cùng với những muối khoáng chứa các nguyên tố cơ bản có trong các hợp chất hóa học của các tồn tại sống (chất đạm, phốt-pho, lưu huỳnh, v.v.). Ta gieo vào trong môi trường đó một vi khuẩn thuộc giống Escherichia coli, chẳng hạn (độ dài 2μ trọng lượng khoảng 5x10-13 g). Trong vòng 36 giờ, dung dịch sẽ chứa vài tỉ vi khuẩn. Chúng ta sẽ nghiệm thấy rằng 40% đường đã được chuyển hóa thành những thành phần của tế bào, trong khi phần còn lại đã được oxy-hóa thành CO2 và H2O. Khi thực hiện toàn bộ thí nghiệm này trong một nhiệt lượng kế, người ta có thể xác định cán cân nhiệt động của thao tác và ghi nhận được là, cũng như trong trường hợp kết tinh, entrôpi của tổng thể hệ thống (vi khuẩn + môi trường) đã tăng lên, nhiều hơn một chút so với mức tối thiểu do nguyên lí thứ hai tiên liệu. Như thế là, trong khi cấu trúc cực kì phức tạp biểu hiện qua tế bào vi khuẩn không những được bảo tồn mà còn được nhân lên nhiều tỉ lần, món nợ nhiệt động tương ứng với thao tác đã được thanh toán sòng phẳng. Vậy thì, không có sự vi phạm nguyên lí thứ hai nào có thể quan niệm hay đo đạc được. Tuy nhiên, khi chứng kiến hiện tượng này trực giác vật lí học của chúng ta không khỏi bị rối loạn sâu sắc, và ta không khỏi nhận ra tất cả cái lạ lùng của hiện tượng, còn hơn trước thí nghiệm. Tại sao? Bởi vì chúng ta thấy rõ rằng quy trình này bị uốn cong, bị định hướng theo một con đường chuyên nhất: sự bội biến của các tế bào. Các tế bào này, hẳn rồi, không vi phạm các quy luật nhiệt động học, ngược lại là khác. Không chỉ tuân theo những quy luật này, các tế bào sử dụng chúng như một kĩ sư https://thuviensach.vn giỏi biết sử dụng để hoàn thành, với hiệu quả cao nhất, “giấc mơ” (chữ của F. Jacob14) của mỗi tế bào: trở thành hai tế bào. Luật hướng đích và nguyên lí khách thể15 Trong một chương sắp tới, chúng ta sẽ thử đề xuất một ý tưởng về sự phức tạp, sự tinh tế và tính hiệu quả của bộ máy hóa học cần thiết cho việc thực hiện dự định nói trên. Một dự định đòi hỏi tổng hợp được hàng trăm thành phần hữu cơ khác nhau; lắp ghép chúng trong nhiều loại đại phân tử; huy động và sử dụng, ở mỗi nơi mỗi lúc cần đến, hiệu thế hóa học do sự oxy-hóa đường giải phóng ra; xây dựng các bào quan của tế bào. Tuy nhiên không có một nghịch lí vật lí học nào trong sự sinh sản bất biến của những cấu trúc này: cái giá nhiệt động học đã được trả một cách chính xác nhất cho luật bất biến, nhờ vào độ hoàn hảo của một bộ máy hướng đích. Bộ máy này rất tiết kiệm năng lượng trong những nhiệm vụ vô cùng phức tạp, đạt được hiệu suất hiếm thấy ở các máy móc do con người làm ra. Bộ máy này hoàn toàn logic, duy lí một cách diệu kì, hoàn toàn thích hợp cho dự định của nó: bảo tồn và sinh sản chuẩn mực cấu trúc. Và điều này không xâm phạm mà lại khai thác các quy luật vật lí để chuyên nhất có ích cho cảm ứng đặc thù của, nó. Chính bản thân sự hiện hữu của dự định ấy, được bộ máy hướng đích vừa hoàn thành vừa tiếp tục đeo đuổi, làm nên “phép lạ”. Phép lạ chăng? Không phải thế, câu hỏi đích thực được đặt ra trên một bình diện khác và sâu xa hơn bình diện của các quy luật vật lí. Điều cần bàn đến ở đây là sự nhận thức của chúng ta, là trực giác của chúng ta. Không hề có nghịch lí và cũng không có phép lạ; ở đây chính là có một mâu thuẫn hiển nhiên trong nhận thức luận. Nền tảng của phương pháp khoa học là định đề về tính khách thể của tự nhiên. Điều đó có nghĩa sự chối bỏ, một cách có hệ thống, việc coi bất cứ https://thuviensach.vn diễn giải về các hiện tượng bằng ngôn từ của thuyết cứu cánh, tức của “dự định”, là có khả năng đem lại sự hiểu biết “chân chính”. Người ta có thể định ra chính xác thời điểm nguyên lí này được phát kiến. Khi phát biểu nguyên lí quán tính, qua sự phá đổ vật lí học và vũ trụ luận của Aristote, Galilée và Descartes đã không chỉ đặt nền tảng cho cơ học mà còn cho cả nhận thức luận của khoa học hiện đại. Hiển nhiên là những người đi trước Descartes cũng không thiếu lí trí, luận lí, thực nghiệm, và ngay cả ý tưởng muốn đối biện với di sản Aristote nói trên. Nhưng khoa học, trong nghĩa chúng ta hiểu hiện nay, không thể được xây dựng chỉ trên những cơ sở đó. Còn cần thêm sự kiểm duyệt khắc khổ do định đề khách thể đặt ra. Đó thuần tuý là định đề, vĩnh viễn không thể chứng minh được, bởi vì dĩ nhiên không thể tưởng tượng ra một thí nghiệm nào cho phép chứng minh sự không hiện hữu của một dự định, một mục đích được theo đuổi, ở bất cứ nơi nào trong tự nhiên. Nhưng định đề khách thể là đồng bản chất với khoa học, nó đã dẫn đường cho sự phát triển thần kì của khoa học trong suốt ba thế kỉ. Không thể ra khỏi nó được, dù chỉ phút giây, dù chỉ một phạm vi hạn chế thôi, mà lại không ra khỏi lĩnh vực của bản thân khoa học. Tuy nhiên, sự khách quan buộc chúng ta phải chấp nhận đặc tính hướng đích của những tồn tại sống, phải chấp nhận rằng, trong các cấu trúc và các tính năng của chúng, chúng theo đuổi và thực hiện một dự định. Vì vậy, ở đây ta thấy, hay hình như thấy, một mâu thuẫn sâu sắc về mặt nhận thức luận, vấn đề trung tâm của ngành sinh học chính là mâu thuẫn này; mà chúng ta cần giải quyết, nếu nó chỉ là một hiện tượng bề ngoài, hay ngược lại chúng ta cần chứng tỏ mâu thuẫn này cơ bản là không thể giải quyết được, nếu sự thực là như vậy. https://thuviensach.vn CHƯƠNG II Các thuyết sinh khí và các thuyết hữu linh Mối quan hệ thứ tự ưu tiên giữa luật bất biến và luật hướng đích: song đề căn bản Các tính chất hướng đích của các tồn tại sống dường như đặt nghi vấn lên một trong những định đề cơ bản của lí thuyết hiện đại về nhận thức, chính vì thế mà mọi quan niệm về thế giới, theo kiểu triết học, tôn giáo, khoa học, đều tất yếu giả định một giải pháp, ngầm hay không, cho vấn đề này. Vả lại, dù động cơ có là gì đi nữa, thì mỗi giải pháp, đến lượt nó, thể nào cũng bao hàm một giả thuyết về thứ tự ưu tiên, mang tính nhân quả và trong thời gian, giữa hai tính chất đặc trưng của các tồn tại sống (luật bất biến và luật hướng đích). Chúng tôi sẽ dành một chương sau để tường trình và biện minh cho giả thuyết được coi là duy nhất có thể chấp nhận được theo cách nhìn của khoa học hiện đại, giả thuyết đó là luật bất biến tất yếu đi trước luật hướng đích. Hoặc để rõ ràng hơn, đó chính là ý tưởng, theo học thuyết Darwin, cho rằng: sự xuất hiện, sự tiến hóa, sự tinh vi hóa dần dần của các cấu trúc mang tính hướng đích ngày càng mạnh mẽ hơn, có nguyên do là những nhiễu loạn xảy ra bất chợt trong một cấu trúc đã có tính chất bất biến, cấu trúc đó vì thế mà có năng lực “bảo toàn cái ngẫu nhiên” và bằng cách đó buộc các kết quả của nhiễu loạn phải phục tùng sự vận hành của quá trình chọn lọc tự nhiên. Dĩ nhiên, lí thuyết mà tôi đang phác họa ở đây, nói một cách ngắn gọn và giáo điều, không phải là lí thuyết của chính Darwin, người vào thời đó không thể có ý tưởng nào về cơ chế hóa học của luật sinh sản bất biến, https://thuviensach.vn cũng như về bản chất của những nhiễu loạn những cơ chế này phải chịu. Tuy nhiên, thiên tài của Darwin không hề bị hạ thấp chút nào khi ta ghi nhận rằng học thuyết chọn lọc trong tiến hóa có được trọn vẹn ý nghĩa, trọn vẹn tính chính xác, trọn vẹn tính chắc chắn của nó, mới chỉ từ khoảng hai mươi năm nay. Cho đến giờ, học thuyết chọn lọc (khi cho luật hướng đích là một tính chất phụ xuất phát từ luật bất biến, và luật bất biến được coi là duy nhất nguyên thủy) là học thuyết duy nhất từng được đề xuất mà tương thích với định đề khách thể. Đây cũng là học thuyết duy nhất không chỉ tương thích với ngành vật lí học hiện đại mà còn lấy ngành này làm nền tảng, trong khi không hạn chế hay thêm thắt gì. Rốt cuộc chính học thuyết về sự tiến hóa qua chọn lọc này đảm bảo cho ngành sinh học tính mạch lạc trên bình diện khoa học luận và mang đến cho ngành này chỗ đứng giữa các ngành khoa học về “Tự nhiên khách thể”. Lập luận mạnh mẽ này chắc chắn có lợi cho học thuyết đang bàn tới, nhưng lại không đủ để biện minh cho nó. Mọi quan niệm khác, hoặc từng được đề xuất rõ ràng nhằm giải thích tính khác lạ của các tồn tại sống, hoặc bị ngầm chứa trong các lí tưởng tôn giáo cũng như trong đa số hệ thống triết học lớn mạnh, đều giả định một giả thuyết ngược lại: tức là, luật bất biến là được bảo vệ, sự phát sinh cá thể là bị dẫn dắt, sự tiến hóa là bị định hướng, bởi một nguyên lí hướng đích tiên quyết, và mọi hiện tượng này đều là những biểu lộ của nguyên lí đó. Trong phần còn lại của chương này, tôi sẽ phân tích sơ lược logic của những diễn giải này, chúng có vẻ bề ngoài rất khác nhau nhưng đều bao hàm việc bỏ rơi định đề khách thể, dù việc bỏ rơi này là một phần hay toàn bộ, được thú nhận hay không, có ý thức hay không. Vì thế, để thuận tiện chúng ta có thể chấp thuận một cách phân loại (quả thực có hơi tùy tiện) các quan niệm này, theo bản chất và sự mở rộng giả định của nguyên lí hướng đích mà các quan niệm này dựa vào. https://thuviensach.vn Như thế một bên, chúng ta có thể xác định nhóm thứ nhất bao gồm các lí thuyết công nhận một nguyên lí hướng đích, với giả định rõ ràng là chỉ hoạt động trong sinh quyển, trong “vật chất sống”. Tôi sẽ gọi những lí thuyết này là những thuyết sinh khí, chúng bao hàm một sự phân cách triệt để giữa các tồn tại sống và thế giới vô sinh. Bên kia, ta có thể xếp thành nhóm những quan niệm dựa trên một nguyên lí hướng đích phổ quát, chính nguyên lí này đảm nhiệm sự tiến hóa của vũ trụ cũng như của sinh quyển, và ở giữa sinh quyển này nguyên lí đó chỉ càng tự biểu đạt một cách chính xác và rõ rệt hơn. Những lí thuyết này nhìn ra trong những tồn tại sống các sản phẩm tinh chế nhất, hoàn hảo nhất của một sự tiến hóa bị định hướng một cách phổ quát, đã dẫn đến con người và nhân loại, bởi vì sự tiến hóa này phải dẫn đến đó. Tôi sẽ gọi những quan niệm như thế là các thuyết “hữu linh”. Trên nhiều phương diện chúng lại thú vị hơn các thuyết sinh khí, và tôi sẽ chỉ dành cho các thuyết sinh khí này một khái luận ngắn gọn16. Giữa các thuyết sinh khí, chúng ta có thể nhận thấy những khuynh hướng rất khác nhau, ở đây chúng ta sẽ bằng lòng với việc phân biệt giữa hai khuynh hướng mà tôi sẽ gọi là “thuyết sinh khí siêu hình học” và “thuyết sinh khí duy khoa học”. Thuyết sinh khí siêu hình học Nhà khởi xướng thuyết sinh khí siêu hình học lừng danh nhất, không còn nghi ngờ gì nữa, là Bergson. Chúng ta đều biết rằng, nhờ một phong cách hấp dẫn và một phép biện chứng ẩn dụ, thiếu logic nhưng không thiếu tính thi ca, triết lí này đã có được một thành công rất rộng lớn. Hiện giờ, dường như triết lí này đã gần như hoàn toàn mất sự tin cậy, nhưng khi tôi https://thuviensach.vn còn trẻ, không ai lại dám hi vọng đỗ tú tài mà không đọc cuốn Sự tiến hóa sáng tạo. Vì thế chúng ta cần nhắc lại rằng triết lí này hoàn toàn dựa trên một ý tưởng về sự sống được quan niệm như một “cái đà”, một “dòng chảy”, khác biệt triệt để với vật chất vô sinh nhưng lại đấu tranh với vật chất đó, “đi qua” vật chất đó để buộc nó phải tự tổ chức. Ngược với hầu hết các thuyết sinh khí hay hữu linh khác, thuyết của Bergson lại không phải một thuyết cứu cánh. Nó chối bỏ việc giam hãm tính tự phát cốt yếu của sự sống trong một quyết định luận nào đó. Sự tiến hóa, vốn đồng nhất với chính cái đà sống, vì thế mà không thể có dịch lí cứu cánh cũng như không có dịch lí tác nhân. Con người là cấp độ tối cao quy trình tiến hóa phải đạt đến mà không hề tìm kiếm cũng như dự kiến cấp độ đó. Thay vì thế đây là biểu hiện và bằng chứng của sự tự do toàn vẹn của cái đà sáng tạo. Gắn với khái niệm này là một khái niệm được Bergson coi là nền tảng: trí khôn dựa trên lí tính là một công cụ nhận thức đặc biệt thích ứng cho việc chế ngự vật chất trơ, nhưng lại hoàn toàn bất lực trong việc lĩnh hội những hiện tượng của sự sống. Chỉ có bản năng, đồng bản chất với cái đà sống, là có thể mang đến một trực giác trực tiếp, toàn cục về sự sống. Mọi diễn thuyết về sự sống theo kiểu phân tích và dựa trên lí tính thì đều không có nghĩa, hay đúng hơn là lạc đề. Sự phát triển cao cấp của trí khôn dựa trên lí tính, ở Người Thông minh (Homo sapiens), đã làm nghèo nàn nghiêm trọng và đáng tiếc những năng lực trực giác của họ, và chúng ta ngày nay cần toan tính khôi phục lại sự phong phú cho những năng lực đố. Tôi sẽ không cố bàn luận về triết lí này (mặt khác nó cũng không phù hợp cho tôi bàn luận). Bị nhốt kín trong tinh thần logic, và vốn nghèo nàn trực giác toàn cục, tôi thấy mình không có khả năng làm việc này. Nhưng không vì thế mà tôi coi thái độ của Bergson là vô nghĩa, mà ngược lại. Sự nối dậy, dù có ý thức hay không, chống lại lí tính, sự tôn trọng dành cho https://thuviensach.vn “cái Nó”17 lên trên “cái tôi”18 là những dấu ấn của thời đại chúng ta (không nói đến tính tự phát sáng tạo). Nếu Bergson dùng một ngôn ngữ ít sáng rõ hơn, một phong cách “sâu sắc” hơn, ngày nay các tác phẩm của ông chắc vẫn còn được đọc.19 Thuyết sinh khí duy khoa học Nhiều người đã từng đi theo thuyết sinh khí “khoa học”, và trong số họ phải kể đến những nhà bác học rất xuất chúng. Tuy nhiên, trong khi cách đây khoảng 50 năm, những người theo thuyết sinh khí tuyển mộ thành viên từ các nhà sinh học (người nổi tiếng nhất, Driesch, từ bỏ ngành phôi học để nghiên cứu triết học), thì những người theo thuyết sinh khí đương đại lại chủ yếu đến từ các ngành khoa học vật lí, như Walter M. Elsasser và Michael Polanyi. Tất nhiên, ta có thể hiểu được việc các nhà vật lí bị choáng váng trước sự khác lạ của các tồn tại sống, còn hơn cả các nhà sinh học. Nếu tóm tắt sơ lược, chẳng hạn, thái độ của Walter M. Elsasser là như sau. Những tính chất kì lạ, tức luật bất biến và luật hướng đích, chắc chắn không vi phạm các quy luật vật lí, nhưng chúng lại không thể được giải thích trọn vẹn nhờ những lực vật lí và tương tác hóa học vốn được ghi nhận qua nghiên cứu các hệ thống phi sinh vật. Vì thế, nhất thiết chúng ta cần công nhận rằng những nguyên lí, đáng lẽ sẽ được bổ sung vào những nguyên lí của ngành vật lí, hoạt động trong vật chất sống nhưng lại không hoạt động trong các hệ thống phi sinh vật, do đó các nguyên lí chỉ đúng riêng cho sự sống là không thể khám phá được ở những hệ thống phi sinh vật. Đó là những nguyên Lí (hay các quy luật “sinh áp”, nếu dùng thuật ngữ của Elsasser) mà chúng ta cần làm sáng tỏ. https://thuviensach.vn Chính nhà vật lí vĩ đại Nils Bohr, dường như, cũng không loại bỏ những giả thuyết này. Nhưng ông không có ý đồ đưa ra bằng chứng là những giả thuyết này là cần thiết. Chúng có cần thiết không? Rốt cuộc, toàn bộ vấn đề là ở đó. Điều này được khẳng định, nhất là bởi Elsasser và Polanyi. Ít nhất, ta có thể nói rằng luận chứng của các nhà vật lí này là đặc biệt thiếu tính chặt chẽ và vững chắc. Những lí lẽ này liên quan đến từng tính chất kì lạ, một cách tương ứng. Về luật bất biến, cơ chế của nó cho đến giờ là được biết khá rõ để có thể khẳng định rằng không có nguyên lí phi vật lí nào lại là cần thiết cho việc diễn giải nó (xem Chương 6). Còn lại luật hướng đích, hay chính xác hơn là các cơ chế phát sinh hình thái tạo ra các cơ cấu hướng đích. Rất đúng, quá trình phát triển phôi là một trong những hiện tượng bề ngoài kì diệu nhất của toàn bộ ngành sinh học. Một điều khác cũng đúng là những hiện tượng này, được các nhà phôi học mô tả hay tuyệt vời, lại đa phần vẫn vượt ra ngoài (vì những lí do kĩ thuật) sự phân tích của ngành di truyền học và hóa sinh, trong khi rõ ràng là chỉ những ngành này mới cho phép diễn tả được chúng. Thái độ của những người theo thuyết sinh khí vốn cho rằng những quy luật vật lí là không đủ, hay bất kể thể nào cũng sẽ biểu lộ là không đủ, để giải thích được sự phát sinh phôi. Thái độ này là không thể biện minh được bằng những tri thức chính xác, bằng những quan sát hoàn chỉnh, mà chỉ bằng sự thiếu hiểu biết hiện thời của chúng ta. Ngược lại, những hiểu biết của chúng ta về các cơ chế điều khiển học ở cấp phân tử vốn điều chỉnh hoạt động và sự tăng trưởng của tế bào, đã tạo ra những tiến bộ đáng kể và chắc chắn sẽ đóng góp, trong tương lai không xa, vào việc diễn giải sự phát triển phôi. Chúng tôi dành thảo luận về các cơ chế này cho Chương 4, như thế chúng ta sẽ có cơ hội trở lại với một số https://thuviensach.vn lí lẽ của những người theo thuyết sinh khí. Để tiếp tục sống, thuyết sinh khí cần đến, nếu không phải những nghịch lí đích thực thì ít nhất cũng là những “điều huyền bí” vẫn còn tồn tại trong ngành sinh học. Những phát triển của ngành sinh học phân tử trong 20 năm nay đã đặc biệt thu hẹp lĩnh vực những “điều huyền bí”, gần như chỉ còn để rộng mở phạm vi của tính chủ quan cho những tư biện của thuyết sinh khí: chính là về bản thân ý thức. Chúng ta không mạo hiểm gì mấy khi dự kiến rằng, trong lĩnh vực hiện giờ vẫn còn “dành riêng” đó, những tư biện này sẽ biểu lộ là cũng vô bổ như trong mọi lĩnh vực trong đó chúng đã tác động cho đến nay. Những quan niệm hữu linh bén rễ sâu xa và dai dẳng trong tâm hồn con người hiện đại, những cội rễ đó đâm ngược đến tận thời thơ ấu của nhân loại, có lẽ còn trước cả sự xuất hiện của Người Thông minh. “Phép phóng chiếu hữu linh” và “giao ước cổ xưa” Tổ tiên chúng ta chắc chỉ có thể tri giác được tính khác lạ trong thân phận của mình một cách mơ hồ. Họ không có được những lí do như chúng ta có ngày nay, để cảm thấy xa lạ với vũ trụ họ đang mở mắt nhìn vào. Họ nhìn thấy gì ở đó trước tiên? Thú vật, cây cối; những tồn tại mà họ có thể ngay lập tức đoán ra bản chất, bản chất đó giống bản chất của họ. Cây cối bắt tréo nhau, tìm ánh mặt tròi, chết đi; các con thú săn mồi, tấn công kẻ thù, nuôi dưỡng và bảo vệ con cái; những con đực đánh nhau để có được con cái. Cây cối, thú vật, như chính con người, có thể được giải nghĩa dễ dàng: những sinh vật này có một dự án - đó là sống và nối dài sự sống qua con cháu, cho dù phải trả giá bằng cái chết của mình. Dự án đó giải nghĩa cho sự tồn tại, và sự tồn tại chỉ có nghĩa qua dự án của mình. Nhưng xung quanh họ, tổ tiên chúng ta cũng nhìn thấy các vật thể khác, còn huyền bí hơn nhiều: những tảng đá, những dòng sông, những dãy núi, https://thuviensach.vn cơn dông, mưa, những thiên thể. Những vật thể này, nếu chúng tồn tại, thì cũng phải vì một dự án, và chúng cũng phải có một linh hồn để nuôi dưỡng dự án đó. Và theo họ, tính khác lạ của vũ trụ được giải đáp như sau: trong thực tế không có vật thể vô hồn nào, điều này chắc chắn sẽ không thể hiểu nổi. Giữa lòng sông, trên đỉnh núi, những linh hồn, còn bí ẩn hơn, đang nuôi dưỡng những dự án còn lớn lao hơn và bí hiểm hơn cả những linh hồn dễ đoán biết của con người và thú vật. Như thế tổ tiên của chúng ta đã biết nhìn thấy trong những hình dạng và các sự kiện của tự nhiên, tác động của những sức mạnh nhân từ hay thù địch, chứ không bao giờ vô tình, không bao giờ hoàn toàn dửng dưng. Phương pháp tiến hành căn bản của thuyết hữu linh (như tôi dự tính định nghĩa ở đây) bao gồm một phép phóng chiếu ý thức của con người về sự vận hành mang tính hướng đích mạnh mẽ của hệ thần kinh trung ương của chính mình, vào tự nhiên vô hồn. Nói cách khác, đó là giả thuyết cho rằng, rốt cuộc, các hiện tượng tự nhiên, cũng như hoạt động chủ quan có ý thức và dự tính của con người, là có thể và phải được giải thích bằng cùng một cách, bằng cùng các “quy luật”. Thuyết hữu linh nguyên thuỷ diễn đạt giả thuyết này với cả sự ngây thơ, thực thà và tính chính xác, và như thế nó làm sinh sôi nảy nở trong tự nhiên những huyền thoại, dễ thương hay đáng sợ, đã nuôi dưỡng nghệ thuật và thi ca qua nhiều thế kỉ. Người ta hẳn sai lầm nếu mỉm cười, dù dịu dàng và với lòng tôn trọng mà tuổi thơ gợi mở. Chúng ta có tin được rằng văn hóa hiện đại thực sự từ bỏ diễn giải chủ quan về tự nhiên? Thuyết hữu linh đã thiết lập giữa Tự nhiên và Con người một giao ước sâu xa mà bên ngoài giao ước này dường như chỉ có một sự cô độc kinh hãi đang lan rộng. Có cần cắt đứt mối liên kết này không, bởi vì định đề khách thể áp buộc việc đó? Lịch sử các ý tưởng, từ thế kỉ 17, đã chứng kiến những nỗ lực không tiếc công sức của những nhà tư tưởng vĩ đại nhất để tránh phải cắt đứt, để rèn lại chiếc nhẫn https://thuviensach.vn của “giao ước cổ xưa” đó. Hãy nghĩ đến những toan tính cũng kì vĩ như toan tính của Leibnitz, hay nghĩ đến tượng đài to lớn và đầy sức nặng được Hegel dựng lên. Nhưng chủ nghĩa duy tâm lại không hề là chốn nương tựa duy nhất cho một thuyết hữu linh vũ trụ. Chính ở giữa một vài ý thức hệ vốn tự cho và tự dám chắc là dựa vào khoa học, người ta mới gặp lại sự phóng chiếu hữu linh, dưới một hình thức ít nhiều mờ ẩn. Chủ nghĩa tiến bộ duy khoa học Triết lí sinh học của Teilhard de Chardin hẳn không đáng để ta dừng lại xem xét, nếu không vì thành công đáng kinh ngạc của nó, đến cả trong giới khoa học. Thành công này chứng tỏ nỗi lo lắng, nhu cầu nối lại giao ước đó. Teilhard nối lại nó không chút quanh co. Triết lí của ông, cũng như triết lí của Bergson, hoàn toàn dựa trên một định đề tiến hóa tiên quyết. Tuy nhiên, ngược với Bergson, ông công nhận rằng sức mạnh tiến hóa hoạt động trong toàn bộ vũ trụ, từ các phần tử hạt cơ bản cho đến các thiên hà: không có vật chất “trơ” và do đó không có sự cách biệt về bản chất nào giữa vật chất và sự sống. Niềm mong muốn trình bày quan niệm này như “khoa học” đã dẫn Teilhard đến việc tạo dựng nó trên một định nghĩa mới cho năng lượng. Năng lượng này bị phân bố, theo một kiểu nào đó, theo hai vectơ, một hẳn là (tôi giả định vậy) năng lượng “thông thường”, trong khi vectơ kia thì tương ứng với lực của vận động tiến hóa đi lên. Sinh quyển và con người là các sản phẩm hiện tại của vận động đi lên này, theo vectơ tinh thần của năng lượng. Sự tiến hóa phải tiếp tục cho đến khi toàn bộ năng lượng tập trung lại theo vectơ tinh thần: đó là điểm Omega. Mặc dù logic của Teilhard là không chắc chắn và phong cách diễn đạt không thanh thoát, một số người, thậm chí cả những người không hoàn toàn chấp nhận ý thức hệ của ông, cũng nhận thấy ở đó một tầm vóc thi ca. https://thuviensach.vn Về phần mình, tôi thấy khó chịu với sự thiếu chặt chẽ và thiếu sâm nghiêm trí thức của triết lí này. Tôi đặc biệt thấy ở đó một sự chiều lòng cố chấp muốn hòa giải, thoả hiệp bằng mọi giá. Có lẽ rốt cuộc không phải vô cớ Teilhard lại là thành viên của hội đoàn mà chủ nghĩa khoan hòa thần học của nó từng bị Pascal công kích ba thế kỉ trước. Ý tưởng tìm lại giao ước hữu linh cổ xưa với tự nhiên, hay là tạo nên từ đó một giao ước mới nhờ một lí thuyết phổ quát mà theo đó sự tiến hóa của sinh quyển cho đến tận con người hẳn nằm trong sự liên tục không đứt đoạn của chính sự tiến hóa vũ trụ, dĩ nhiên không phải do Teilhard khám phá ra. Thực ra, đó là ý tưởng trung tâm của chủ nghĩa tiến bộ duy khoa học của thế kỉ 19. Ta tìm thấy nó ngay giữa chính chủ nghĩa thực chứng của spencer, cũng như chủ nghĩa duy vật biện chứng của Marx và Engels. Rốt cuộc, cái lực chưa được biết đến và không thể biết được, mà theo Spencer hoạt động trong toàn bộ vũ trụ để tạo nên ở đó sự đa dạng, sự cố kết, sự chuyên môn hóa, trật tự, đích xác đóng cùng vai trò như năng lượng “đi lên” của Teilhard: lịch sử con người làm tiếp diễn sự tiến hóa sinh học, và sự tiến hóa này chính nó là một phần của sự tiến hóa vũ trụ. Nhờ vào nguyên lí duy nhất này, con người cuối cùng tìm lại được trong vũ trụ chỗ đứng trên cao và tất yếu của mình, với sự chắc chắn về tiến bộ mà con người luôn được bảo đảm sẽ đạt tới. Lực phân dị hóa của Spencer (cũng như năng lượng đi lên của Teilhard) hiển nhiên biểu diễn sự phóng chiếu hữu linh. Để làm cho tự nhiên có một ý nghĩa, để con người không bị ngăn cách với tự nhiên bởi một vực thẳm không dò thấu, để làm cho tự nhiên rốt cuộc là có thể hiểu đươc và hiểu được bằng lí tính, thì phải cho nó một dự án. Gài vào tự nhiên một “lực” tiến hóa đi lên, do thiếu một linh hồn để nuôi dưỡng dự án này, thực ra cũng quy về việc từ bỏ định đề khách thể. https://thuviensach.vn Sự phóng chiếu hữu linh trong thuyết duy vật biện chứng Giữa những ý thức hệ duy khoa học của thế kỉ 19, ý thức hệ có thế lực nhất, vẫn còn giữ ảnh hưởng sâu sắc vượt hẳn ra ngoài hội đoàn môn đồ dù đã rất rộng lớn của nó, hiển nhiên là chủ nghĩa Mác. Ghi nhận sau đây đặc biệt mang tính biểu lộ: bởi muốn tạo dựng cơ cấu cho các luận thuyết xã hội trên nền tảng các quy luật tự nhiên mà cả Marx và Engels cũng phải vận đến “phép phóng chiếu hữu linh”, tuy họ làm việc này một cách rõ ràng hơn và với nhiều cân nhắc hơn hẳn Spencer. Quả vậy, dường như không có cách nào khác để diễn giải “sự đảo nghịch” nổi tiếng, qua đó Marx thay thế phép biện chứng của Hegel bằng thuyết duy vật biện chứng. Định đề của Hegel cho rằng các quy luật chung nhất chế ngự vũ trụ trong quá trình tiến hóa là thuộc loại biện chứng, định đề này có chỗ đứng trong một hệ thống vốn chỉ công nhận tinh thần là thực tại thường trực và đích thực. Nếu mọi sự kiện, mọi hiện tượng chỉ là những biểu hiện riêng phần của một ý tưởng, mà ý tưởng này lại tự tư duy về chính nó, thì việc tìm kiếm biểu hiện trực tiếp nhất của các quy luật phổ quát, trong kinh nghiệm chủ quan về vận động của tư duy, là chính đáng. Và bởi vì tư duy diễn ra theo phép biện chứng, nên chính các “quy luật của phép biện chứng” chế ngự toàn bộ tự nhiên. Tuy nhiên, bảo toàn nguyên vẹn các “quy luật” chủ quan này, để từ đó làm ra các quy luật cho một vũ trụ thuần tuý vật chất, lại chính là việc thực hiện, hết sức rõ rệt, phép phóng chiếu hữu linh, cùng với toàn bộ hệ quả của nó, bắt dầu bằng việc từ bỏ định đề khách thể. Cả Marx lẫn Engels đều không phân lích tỉ mỉ logic của sự đảo nghịch phép biện chứng này, để toan tính biện minh cho nó. Nhưng, theo nhiều ví https://thuviensach.vn dụ ứng dụng, nhất là những ví dụ Engels đưa ra (trong Chống Duhring và trong Biện chứng của tự nhiên), ta có thể toan tính tái tạo tư tưởng sâu sắc của những nhà sáng lập ra thuyết duy vật biện chứng này. Những khớp nối cốt yếu hẳn là như sau: 1. Phương thức tồn tại của vật chất là vận động. 2. Vũ trụ, được định nghĩa như toàn thể vật chất, là thứ duy nhất tồn tại và luôn ở trong trạng thái tiến hóa vĩnh cửu. 3. Nhận thức nào về vũ trụ mà đúng đắn thì cũng nằm trong những nhận thức đóng góp vào sự hiểu biết của sự tiến hóa này. 4. Nhưng nhận thức này chỉ đạt được trong mối tương tác giữa con người và vật chất (hay chính xác hơn “phần còn lại” của vật chất), bản thân mối tương tác cũng mang tính tiến hóa và gây ra tiến hóa. Mọi nhận thức đúng đắn vì thế mà đều mang tính “thực hành”. 5. Ý thức có liên quan đến mối tương tác nhận thức này. Tư duy có ý thức do đó phản ánh vận động của chính vũ trụ. 6. Tư duy do đó là một phần và hình ảnh phản chiếu của vận động vũ trụ, và vận động của tư duy mang tính biện chứng, vì hai lí do này mà quy luật tiến hóa của bản thân vũ trụ cũng phải mang tính biện chứng. Điều này giải thích và biện minh cho việc sử dụng những thuật ngữ như mâu thuẫn, khẳng định, phủ định, để nói về các hiện tượng tự nhiên. 7. Phép biện chứng mang tính xây dựng (nhất là nhờ “quy luật” thứ ba). Sự tiến hóa của vũ trụ do đó tự nó đi lên và mang tính xây dựng. Biểu hiện cao cấp nhất của sự tiến hóa là xã hội con người, ý thức, tư duy - tức là các sản phẩm tất yếu của sự tiến hóa này. https://thuviensach.vn 8. Bằng cách nhấn mạnh bản chất tiến hóa của các cấu trúc trong vũ trụ, thuyết duy vật biện chứng triệt để vượt lên trên chủ nghĩa duy vật của thế kỉ 18, vốn dựa trên logic cổ điển và chỉ biết nhận ra những mối tương tác cơ học giữa các đối tượng được giả định là bất biến và vì thế vẫn còn bất lực trong việc tư duy về sự tiến hóa. Người ta tất nhiên có thể tranh cãi về cách tái tạo như trên, phủ nhận rằng nó tương ứng với tư tưởng đích thực của Marx và Engels. Tuy thế, điều này nói tóm lại chỉ là thứ yếu. Ảnh hưởng của một ý thức hệ là do ý nghĩa cư ngụ trong tâm trí môn đồ của nó và ý nghĩa những người kế nghiệp dưa ra. Vô số văn bản chứng tỏ rằng cách tái tạo đề xuất phía trên là chính đáng, ít ra thì cũng như dại diện cho “bản kinh chính thức” của thuyết duy vật biện chứng. Tôi chỉ dẫn ra ở đây một văn bản, rất có ý nghĩa ở chỗ tác giả của nó là một nhà sinh học hiện đại lừng danh, J.B.S. Haldane. Ông viết, trong lời tựa cho bản dịch tiếng Anh của cuốn Biện chứng của tự nhiên như sau: “Chủ nghĩa Mác xem xét khoa học trên hai phương diện. Trước hết, những nhà Mác-xít nghiên cứu khoa học cùng với những hoạt động khác của con người. Họ chỉ ra cách thức mà hoạt động khoa học của một xã hội phụ thuộc vào sự tiến hóa của các nhu cầu trong xã hội đó, và do đó vào sự tiến hóa của các phương thức sản xuất, và các phương thức sản xuất này đến lượt chúng lại bị khoa học cải biến. Nhưng, tiếp đó, Marx và Engels không tự giới hạn trong phân tích những cải biến xã hội. Trong Biện chứng, họ khám phá ra những quy luật chung về sự biến đổi, không chỉ trong xã hội và trong tư duy của con người, mà trong thế giới bên ngoài, được phản chiếu qua tư duy của con người. Điều này quy về nói rằng phép biện chứng có thể áp dụng cho các vấn đề trong khoa học “thuần tuý”, cũng như cho các quan hệ xã hội của khoa học”. https://thuviensach.vn Thế giới bên ngoài “phản chiếu qua tư duy của con người”: đúng thế, tất cả nằm ở đây. Logic của sự đảo nghịch đương nhiên đòi hỏi sự phản chiếu này phải có gì đó hơn một sự chuyển vị thế giới bên ngoài ít nhiều trung thành. Đối với thuyết duy vật biện chứng “Vật tự thân”20, cái sự vật hay hiện tượng tự thân, nhất thiết phải đạt đến cấp độ ý thức mà lại không biến chất cũng như nghèo nàn đi, mà lại không diễn ra sự lựa chọn nào giữa các tính chất của nó. Thế giới bên ngoài phải hiện diện hoàn toàn ở ý thức, trong sự toàn vẹn tổng thể của các cấu trúc và vận động của thế giới bên ngoài đó.21 Ta có thể đem một vài văn bản của chính Marx ra để đối lại quan niệm này. Thực tế vẫn là, quan niệm này là cần thiết cho tính mạch lạc logic của thuyết duy vật biện chứng, đúng như những người kế nghiệp, nếu không phải chính Marx và Engels, đã nhận thấy. Mặt khác, chúng ta không nên quên rằng thuyết duy vật biện chứng được thêm, tương đối muộn, vào cơ cấu kinh tế xã hội được Marx thiết lập trước đó. Cái thêm vào này rõ ràng là để làm cho thuyết duy vật biện chứng trở thành một “khoa học” dựa trên những quy luật của chính tự nhiên. Sự cần thiết có một khoa học luận phê phán Việc triệt để đòi hỏi cái “gương hoàn hảo” cắt nghĩa cho sự kiên trì của các nhà biện chứng duy vật trong việc bác bỏ mọi kiểu khoa học luận phê phán, từ khi đó trở đi chúng sẽ ngay lập tức bị coi là “duy tâm” và theo “kiểu Kant”. Trong một mức độ nào đó, chúng ta có thể hiểu được thái độ này, ở con người thế kỉ 19, sống cùng thời với những sự bùng nổ đầu tiên của khoa học. Có thể là khi đó con người, nhờ khoa học, đang trực tiếp chiếm lĩnh tự nhiên, đang chiếm dụng đến cả thực thể của tự nhiên. Không https://thuviensach.vn ai lại nghi ngờ, chẳng hạn, rằng lực hấp dẫn không phải là một quy luật của chính tự nhiên, được nắm bắt trong phạm vi sâu kín của chính nó. Như chúng ta biết, chính bằng cách quay lại các cội nguồn, các cội nguồn của chính nhận thức, mà kỉ đệ nhị của khoa học, tức là khoa học của thế kỉ 20, đã được chuẩn bị để ra đời. Từ cuối thế kỉ 20, sự tất yếu tuyệt đối của một khoa học luận phê phán lại trở nên hiển nhiên, như điều kiện cho cả tính khách quan của nhận thức. Từ giờ không chỉ các triết gia thực hiện sự phê phán này, mà cả các nhà khoa học, những người bị dẫn dắt đến việc sáp nhập sự phê phán này vào bản thân nền tảng lí thuyết. Chính trong điều kiện đó mà thuyết tương đối và cơ học lượng tử mới có thể phát triển được. Mặt khác, những tiến bộ của ngành sinh lí học thần kinh và ngành tâm lí học thực nghiệm bắt đầu tiết lộ, ít nhất, một vài khía cạnh trong cách hệ thần kinh vận hành. Khá đủ để chúng ta thấy rõ rằng hệ thần kinh trung ương chỉ có thể và hẳn là chỉ có bổn phận chuyển giao cho ý thức một thông tin được mã hóa, được chuyển vị, được đóng khung trong những chuẩn mực tiền định: nói đúng ra, thông tin đó được đồng hóa, chứ không thuần tuý được khôi phục. Sự thất bại về khoa học luận của thuyết duy vật biện chứng Vì thế ngày nay, đối với chúng ta, dường như giả thuyết về sự phản chiếu thuần tuý, về cái gương hoàn hảo - tức là, cái gương thậm chí không đảo ngược hình ảnh - là không thể bảo vệ được, hơn bao giờ hết. Nhưng thực ra không cần phải đợi đến những phát triển của khoa học ở thế kỉ 20 để thấy giả thuyết này dẫn đến những sự lẫn lộn và vô lí, không thể tránh khỏi. Để làm chỉ dẫn cho ông Duhring tội nghiệp, người tố giác những điều https://thuviensach.vn này, bản thân Engels đã đề xuất nhiều ví dụ cho cách diễn giải biện chứng các hiện tượng tự nhiên. Ta lại nhớ đến ví dụ nổi tiếng về hạt đại mạch, được đưa ra để minh họa quy luật thứ ba: “Nếu một hạt đại mạch gặp được những điều kiện bình thường cho nó; dưới ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm một biến đổi đặc thù diễn ra bên trong nó; nó nảy mầm: nó biến mất với tư cách hạt, nó bị phủ định, bị thay thế bằng cái cây sinh ra từ nó, tức cái phủ định của hạt đó. Nhưng con đường bình thường của cái cây đó ra sao? Nó lớn lên, nở hoa, thụ tinh, và lại sinh ra các hạt đại mạch, và ngay khi các hạt đó chín muồi, thân cây héo đi, nó bị phủ định về phần mình. Kết quả của sự phủ định của phủ định đó, là chúng ta một lần nữa lại có hạt đại mạch lúc đầu, nhưng không phải một hạt, mà với số lượng 10, 20, 30 lần nhiều hơn…”. “Tương tự trong toán học, Engels viết tiếp ở một đoạn sau: hãy lấy ví dụ một đại lượng đại số nào đó, ví dụ a. Hãy phủ định nó, chúng ta có được -a. Chúng ta lại phủ định sự phủ định này bằng cách nhân -a với -a, và chúng ta có được a2, tức là đại lượng có giá trị dương như ban đầu, nhưng ở một bậc cao hơn…”, v.v. Những ví dụ này đặc biệt minh họa mức độ thảm họa khoa học luận, do việc sử dụng “một cách khoa học” những diễn giải biện chứng. Những nhà biện chứng duy vật hiện đại nói chung tránh được chuyện rơi vào sự ngớ ngẩn như thế. Nhưng coi phép phủ định biện chứng là “quy luật nền tảng” của mọi vận động, của mọi sự tiến hóa, thì cũng là toan tính hệ thống hóa một diễn giải chủ quan về tự nhiên, cho phép phát hiện ra trong tự nhiên một dự án đi lên, mang tính xây dựng, sáng tạo; làm cho tự nhiên rốt cuộc cũng trở nên có thể hiểu được và có ý nghĩa về mặt đạo đức. Đó chính là “sự phóng chiếu kiểu hữu linh”, vẫn luôn có thể nhận ra được, bất kể có được ngụy trang kiểu gì. https://thuviensach.vn Diễn giải này không chỉ xa lạ mà còn không tương thích với khoa học, và có vẻ kết quả cũng như vậy mỗi lần các nhà biện chứng duy vật, khi thoát ra khỏi sự dài dòng “lí thuyết” thuần tuý, muốn làm sáng rõ mọi phương pháp khoa học thực nghiệm nhờ các quan niệm của họ. Bản thân Engels (dù có hiểu biết sâu sắc về khoa học đương thời) cũng bị dẫn dắt đến việc nhân danh Phép Biện chứng mà vứt bỏ hai khám phá lớn nhất của thời đại đó: nguyên lí thứ hai của nhiệt động học và (dù lòng ngưỡng mộ ông dành cho Darwin) diễn giải thuần tuý theo kiểu chọn lọc về sự tiến hóa. Cũng chính căn cứ vào những nguyên lí này mà Lenin kịch liệt công kích khoa học luận của Mach, mà Jdanov sau đó ra lệnh cho các triết gia Nga phải buộc tội “các ma thuật kiểu Kant của trường phái Copenhague”, mà Lyssenko tố cáo những nhà di truyền học đã bảo vệ một lí thuyết triệt để không tương thích với thuyết duy vật biện chứng và vì thế tất yếu sai lầm. Bất kể những phủ nhận của những nhà di truyền học Nga, Lyssenko đã hoàn toàn có lí. Lí thuyết về gen như thể-quyết-định di truyền bất biến qua các thế hệ và cả các sự lai giống, đúng là hoàn toàn không thể hòa giải được với các nguyên lí biện chứng. Theo định nghĩa, đó là một lí thuyết theo kiểu duy tâm, bởi vì nó dựa trên một định đề về luật bất biến. Bây giờ chúng ta có hiểu biết về cấu trúc gen và cơ chế sao bản bất biến của nó, nhưng điều này cũng không dàn xếp gì được, bởi vì cách thức ngành sinh học hiện đại mô tả những cấu trúc và cơ chế đó lại thuần tuý theo kiểu cơ giới. Trong trường hợp tốt nhất, thì đó cúng vẫn là một quan niệm xuất phát từ “chủ nghĩa duy vật thông dụng”, theo kiểu cơ giới, và vì thế mà mang tính “duy tâm khách quan”, như Althusser đã lưu ý trong lời bình chú cho Bài giảng khai mạc ở Học Viện Pháp quốc của tôi. Tôi vừa kiểm lại một cách ngắn gọn, và rất thiếu hoàn chỉnh, những ý thức hệ hay những lí thuyết khác nhau này. Người ta có thể cho rằng tôi đưa ra một hình ảnh biến dạng của chúng, bởi vì chỉ mang tính bộ phận. https://thuviensach.vn Tôi sẽ thử biện minh cho việc đó bằng cách nhấn mạnh rằng, ở đây tôi chỉ cố rút ra những điều các quan niệm này công nhận, hay bao hàm, về phương diện sinh học và nhất là về quan hệ giữa luật bất biến và luật hướng đích mà các quan niệm đó giả định. Chúng ta đã thấy rằng tất cả quan niệm đó, không một ngoại lệ, đều lấy một nguyên lí hướng đích tiên quyết làm động lực cho sự tiến hóa, hoặc chỉ của sinh quyển, hoặc của toàn thể vũ trụ. Trong cách nhìn của lí thuyết khoa học hiện đại, tất cả quan niệm này đều sai lầm, và các lí do cho sai lầm này là không chỉ về mặt phương pháp (bởi vì chúng đều bao hàm, theo cách này hay cách khác, sự từ bỏ định đề khách thể), mà còn có cả các lí do thực tế, sẽ được bàn luận sau, nhất là ở Chương 6. Ảo tưởng dĩ nhân vi trung Dĩ nhiên, ở gốc rễ những sai lầm này là ảo giác theo kiểu dĩ nhân vi trung. Lí thuyết nhật tâm, khái niệm quán tính, nguyên lí khách thể đã không đủ để làm tiêu tan cái ảo tượng cổ xưa này. Thuyết tiến hóa thoạt tiên không hề làm biến mất ảo giác này, mà lại có vẻ ban cho nó một thực tại mới bằng cách làm con người không còn là trung tâm, mà là kẻ kế thừa tự nhiên, luôn được chờ đợi, của cả toàn thể vũ trụ. Chúa Trời cuối cùng đã có thể chết đi, bị thay thế bằng ảo tượng mới mẻ hùng vĩ này. Ý đồ tối hậu của Khoa học từ nay là thể thức hóa một lí thuyết thống nhất, được đặt nền móng trên một vài nguyên lí, và giải thích được toàn bộ thực tại, bao gồm cả sinh quyển và con người. Chính chủ nghĩa tiến bộ duy khoa học của thế kỉ 19 đã được nuôi dưỡng bằng xác tín gây phấn khích này. Lí thuyết thống nhất mà quả nhiên các nhà biện chứng duy vật đã tưởng rằng thể thức hóa được. https://thuviensach.vn Chính việc thấy nguyên lí thứ hai có vẻ xâm phạm đến xác tín rằng con người và tư duy con người là những sản phẩm tất yếu của một sự đi lên của vũ trụ, đã dẫn dắt Engels đến việc dứt khoát phủ nhận nó. Điều đáng chú ý là ông làm việc phủ nhận đó ngay từ phần Dẫn nhập cho cuốn Biện chứng của tự nhiên và ông liên kết chủ đề này với một thuyết giáo vũ trụ luận đầy đam mê, qua đó ông hứa hẹn, nếu không phải cho loài người thì ít nhất cũng cho “bộ não có tư duy”, một sự tái hồi vĩnh cửu. Tái hồi, đúng vậy, về một trong những huyền thoại cổ xưa nhất của nhân loại.22 Cần phải đợi đến nửa sau của thế kỉ 20 để cái ảo tượng mới mẻ dĩ nhân vi trung, đặt cơ sở trên lí thuyết về sự tiến hóa đó, rồi cũng biến mất. Tôi cho rằng, ngày nay chúng ta có thể khẳng định rằng một lí thuyết phổ quát, dù những thành công của nó có trọn vẹn đến đâu, cũng sẽ không bao giờ bao trùm được sinh quyển, cấu trúc và sự tiến hóa của nó, như những hiện tượng có thể suy ra được từ những nguyên lí tiên thiên. Sinh quyển: sự kiện đơn biệt không thể suy ra được từ những nguyên lí tiên thiên Đề xuất này có thể mang vẻ mơ hồ. Chúng ta hãy tìm cách làm sáng tỏ nó. Một lí thuyết phổ quát hiển nhiên phải bao trùm đồng thời cả thuyết tương đối, cả thuyết lượng tử, cả một lí thuyết các hạt cơ bản. Nếu một vài điều kiện ban đầu có thể được thể thức hóa, lí thuyết này sẽ bao trùm cả một vũ trụ luận, và vũ trụ luận này hẳn sẽ dự kiến được sự tiến hóa chung của Vũ trụ. Tuy vậy, chúng ta biết rằng (ngược với điều Laplace tin, và sau ông là cả khoa học và triết học “duy vật” của thế kỉ 19) những dự đoán này chỉ có thể mang tính thống kê. Lí thuyết này hẳn sẽ bao trùm sự phân lớp chu kì các nguyên tố, nhưng chỉ có thể xác định được xác suất hiện hữu của từng nguyên tố. Cũng vậy, lí thuyết này hẳn sẽ dự kiến sự xuất hiện https://thuviensach.vn các vật thể như các thiên hà hay các hệ hành tinh, nhưng từ những nguyên lí của mình, nó không thể nào suy ra được sự hiện hữu tất yếu của một vật thể nào đó, của một sự kiện nào, của một hiện tượng đặc biệt nào đó, bất kể đó là tinh vân Andromède, hành tinh Vénus, đỉnh Everest hay cơn dông tối qua. Nói chung, lí thuyết này hẳn sẽ dự kiến sự hiện hữu, những tính chất, những mối quan hệ của một vài “lớp” các vật thể hay sự kiện, nhưng hiển nhiên không thể dự kiến được sự hiện hữu, cũng như các đặc tính riêng biệt của một vật thể nào, của một sự kiện đặc biệt nào. Luận đề tôi sẽ trình bày ở đây, là sinh quyển không bao trùm một lớp có thể dự kiến được các vật thể hay các hiện tượng, mà làm thành một sự kiện đặc biệt, chắc chắn tương thích với các nguyên lí tiên thiên, nhưng không thể suy ra được từ những nguyên lí này. Xin hãy nghe tôi nói rõ. Khi nói rằng, các sinh vật, trong tư cách một lớp, là không thể dự kiến được từ những nguyên lí tiên thiên; tôi không hề có ý đề xuất rằng chúng là không thể giải thích được theo những nguyên lí đó, rằng sinh vật vượt lên trên những nguyên lí đó theo một kiểu nào đó, và rằng chúng ta phải viện dẫn đến những nguyên lí khác, duy nhất áp dụng được cho sinh vật. Trong cách nhìn của tôi, sinh quyển là không thể dự kiến được, cũng y như cấu hình đặc biệt của các nguyên tử làm nên viên sỏi tôi đang cầm trong tay, không hơn không kém. Chẳng ai lại chê trách một lí thuyết phổ quát là không khẳng định và dự kiến sự hiện hữu của cấu hình nguyên tử đặc biệt này; chúng ta chỉ cần cái vật thể hiện tại, duy nhất và thực tồn này, phải tương thích với lí thuyết. Theo lí thuyết này, vật thể này không có nhiệm vụ phải hiện hữu, nhưng nó có quyền hiện hữu. Đối với chúng ta, nếu đang bàn về hòn sỏi, thì như thế là đủ, nhưng nếu bàn về chúng ta thì như thể lại không đủ. Chúng ta đều muốn mình là luôn luôn tất yếu, là không thể tránh khỏi, là được sắp đặt. Mọi tôn giáo, hầu https://thuviensach.vn như mọi triết lí, thậm chí cả một phần khoa học, đều là nhân chứng cho nỗ lực không mệt mỏi, anh hùng của nhân loại để phủ nhận, một cách tuyệt vọng, tính ngẫu nhiên đặc thù của riêng mình. https://thuviensach.vn CHƯƠNG III Những con quỷ của Maxwell Khái niệm hướng đích bao hàm ý tưởng về một hoạt động có định hướng, có cơ cấu chặt chẽ, và có tính xây dựng. Với những tiêu chuẩn đó thì phải coi các protein như những phân tử tác nhân cốt yếu cho các tính năng hướng đích của các tồn tại sống. Các protein, như những phân tử tác nhân của luật hướng đích về cấu trúc và về chức năng 1. Các tồn tại sống là những bộ máy hóa học. Sự tăng trưởng và sự bội biến của tất cả các sinh vật đòi hỏi phải hoàn thành hàng nghìn phản ứng hóa học, quá trình đó chế luyện ra những thành phần chủ yếu của các tế bào. Người ta đặt tên quá trình này là “sự chuyển hóa”. Sự chuyển hóa được tổ chức thành nhiều “tuyến”, phân kì, hội tụ, hay tuần hoàn, mỗi tuyến gồm một chuỗi phản ứng. Tính định hướng chính xác và hiệu năng cao của hoạt động hóa học vừa vi mô vừa rất rộng này do một lớp protein nhất định đảm bảo, các enzym, với vai trò các chất xúc tác đặc thù. 2. Bất cứ sinh vật nào, kể cả đơn giản nhất, lập thành một đơn vị chức năng cố kết và tích hợp, như một cỗ máy. Theo lẽ hiển nhiên, sự cố kết về chức năng của một cỗ máy hóa học phức tạp như thế, lại thêm mang tính tự chủ, đòi hỏi sự can thiệp của một hệ thống điều khiển, để dẫn đạo và kiểm soát hoạt động hóa học ở nhiều điểm. Mục đích lí giải toàn bộ cơ cấu của những hệ thống này còn ở rất xa, nhất là đối với những sinh vật cấp cao. Tuy nhiên ngày nay người ta đã biết rất nhiều phần tử của chúng, và trong mọi trường hợp, điều hiển lộ là các tác nhân cốt yếu của chúng đều là https://thuviensach.vn những protein “điều hòa”, đóng vai trò, nói gọn là, phát hiện các tín hiệu hóa học. 3. Sinh vật là một cỗ máy tự xây dựng bản thân. Cấu trúc vĩ mô của nó không vì những ngoại lực áp đặt mà thành. Nó tự xây dựng một cách tự chủ, nhờ vào những tương tác xây dựng nội tại. Mặc dù hiểu biết của chúng ta về những cơ chế phát triển còn rất thiếu, ngay từ bây giờ cũng có thể khẳng định rằng những tương tác xây dựng là vi mô, ở mức phân tử, và rằng các phân tử có liên quan đều chủ yếu là, nếu không độc nhất là, các protein. Vậy thì, chính là các protein đã dẫn đạo hoạt động của bộ máy hóa học, bảo đảm tính cố kết trong sự vận hành của nó, và xây dựng nó. Phân tích đến cùng, tất cả những tính năng hướng đích này của các protein đều dựa trên những tính chất “lập-thể-đặc-thù”23 của chúng, nói như thế có nghĩa là chúng có khả năng “nhận ra” những phân tử khác (kể cả những protein) theo hình thể ba chiều, được xác định bởi cấu trúc phân tử của các phân tử ấy. Ở đây, theo nghĩa đen, là một khả năng tách biệt (nếu không nói là “nhận thức”) ở kích cỡ vi mô. Người ta có thể chấp nhận rằng mọi tính năng hay cấu trúc hướng đích của một tồn tại sống, trên nguyên tắc, có thể được phân tích bằng cách dùng khái niệm tương tác “lập-thể-đặc-thù” của một, nhiều, hay rất nhiều protein.24 Chính nhờ ở cấu trúc và hình thể của nó mà chức năng tách biệt theo cảm ứng lập-thể-đặc-thù của một protein nhất định được hình thành. Trong mức độ ta có thể mô tả nguồn gốc và sự tiến triển của cấu trúc đó, người ta cũng sẽ nhận ra nguồn gốc và sự tiến triển của tính năng hướng đích được trao cho protein. Trong chương hiện tại, chúng ta sẽ bàn luận về chức năng xúc tác đặc thù của protein, trong chương tới, về chức năng điều hòa, và trong Chương https://thuviensach.vn 5, về chức năng xây dựng, vấn đề nguồn gốc của những cấu trúc chức năng sẽ được đề cập đến trong chương này và tiếp tục trong chương sau. Thật thế, người ta có thể nghiên cứu các đặc tính chức năng của một protein mà không cần quy chiếu về chi tiết đến cấu trúc riêng của nó (Thực ra, cho đến nay người ta chỉ biết rõ đến từng chi tiết cấu trúc trong không gian của khoảng 15 protein). Tuy nhiên cũng cần nhắc lại vài dữ liệu tổng quát. Các protein là những phân tử rất lớn, có trọng lượng phân tử biến thiên từ 10.000 đến 1.000.000 hay hơn nữa. Các đại phân tử này được hợp thành qua sự polyme hóa tuần tự từ những hợp chất có trọng lượng phân tử khoảng 100, thuộc lớp các “axit amin”. Một protein bất kì bao gồm khoảng từ 100 đến 10.000 gốc axit amin. Tuy vậy số gốc amin lớn như thế chỉ nằm trong 20 loại hóa chất khác nhau25, có trong tất cả các tồn tại sống, từ vi khuẩn đến con người. Sự cấu tạo đơn điệu này minh chứng một cách nổi bật nhất sự kiện là: trên thực tế, sự biến đổi phi thường của các cấu trúc vĩ mô trong các tồn tại sống chỉ dựa trên một tính đồng nhất sâu sắc và không kém nổi bật của phép kết hợp và của cấu trúc vi mô. Chúng ta sẽ trở lại vấn đề này. Dựa trên thể dạng chung, người ta có thể phân biệt hai lớp protein chính: a) những protein “dạng sợi” là những phân tử có dạng rất dài, mà trong các tồn tại sống có vai trò cơ học là chính, tỉ như hệ thống buồm và chão của một tàu buồm; tuy rằng một số protein (của các bắp thịt) còn có những đặc tính rất thú vị, mà ở đây phải lược qua; b) những protein “dạng cầu” đông hơn nhiều, và có chức năng quan trọng hơn; ở những protein này, các sợi, thành hình từ sự polyme hóa tuần https://thuviensach.vn tự của các axit amin, tự cuộn lại về bản thân một cách phức tạp, đem lại cho những phân tử đó một cơ cấu gọn chặt, gần như hình cầu.26 Các tồn tại sống, ngay cả vào loại đơn giản nhất, chứa một số rất lớn các protein khác nhau. Người ta có thể ước lượng con số đó vào khoảng 2.500 ± 500 cho vi khuẩn Escherichia coli (nặng khoảng 5*10-13 dài khoảng 2µ). Với các động vật cấp cao, ví dụ như con người, có thể đưa ra ước lượng trên dưới một triệu cho con số đó. * * * Các protein-enzym như chất xúc tác đặc thù Trong số hàng nghìn phản ứng hóa học đóng góp vào sự phát triển và vào tính năng của một sinh vật, mỗi phản ứng đều được kích hoạt một cách có chọn lựa bằng một protein enzym đặc thù. Nói giản dị hóa một chút thôi, ta có thể chấp nhận rằng mỗi enzym trong sinh vật đều chỉ làm công việc xúc tác của nó tại một điểm duy nhất trong quá trình chuyển hóa. Trước hết, chính là bằng tính lựa chọn tác động phi thường của chúng, mà các enzym khác với các chất xúc tác không sinh học dùng trong phòng thí nghiệm hay trong kĩ nghệ. Trong số này có những hóa chất rất công hiệu, tức là có thể dùng một lượng rất nhỏ để tăng tốc một cách rất đáng kể cho nhiều phản ứng hóa học khác nhau. Nhưng không có chất xúc tác không sinh học nào có thể so sánh được với các enzym, dù vào loại “thông thường” nhất, trên tính đặc thù trong hoạt động của chúng. Tính đặc thù này có hai vế: 1. Mỗi enzym chỉ xúc tác cho một kiểu phản ứng duy nhất; https://thuviensach.vn 2. Trong các chất khác nhau, đôi khi rất nhiều trong sinh vật, có thể tham gia vào kiểu phản ứng nói trên, quy luật chung là enzym chỉ tác động trên một chất mà thôi. Một số ví dụ dưới đây sẽ minh họa cho hai mệnh đề này. Có một enzym (tên là fumarase) là chất xúc tác cho phản ứng hyđrat hóa (thêm nước vào) axit fumaric để thành ra axit malic: Phản ứng này có tính thuận nghịch, và cùng một enzym cũng xúc tác việc khử nước của axit malic để thành axit fumaric. Thế nhưng có một chất đồng phân hình học27 của axit fumaric, gọi là axit maleic: https://thuviensach.vn Axit maleic này có thể tham gia về mặt hóa học vào cùng một phản ứng hyđrat hóa, nhưng enzym lại hoàn toàn thụ động với nó. Nhưng ngoài ra còn có hai chất đồng phân quang học với axit malic, axit malic này vốn có một nguyên tử cacbon bất đối xứng28: Hai hóa chất đồng phân đó, hình ảnh phản chiếu qua gương của nhau, hầu như không thể tách đôi được bằng những kĩ thuật hóa học cổ điển. Tuy nhiên, enzym fumaraze lại phân biệt được chúng một cách tuyệt đối, thực thế: 1. Nó chỉ khử nước từ axit L-malic như nguồn độc nhất, để cho ra axit fumaric như kết quả độc nhất; 2. Từ axit fumaric, enzym này lại chỉ sản xuất độc nhất ra axit L-malic, mà không ra axit D-malic. Việc enzym phân biệt rõ rệt hai chất đồng phân quang học không chỉ minh họa một cách ấn tượng tính đặc thù về khía cạnh lập thể của chúng. Trước hết người ta từ đó còn giải thích được sự kiện, từ lâu vẫn bí ẩn, là giữa nhiều thành phần hóa học mất đối xứng29 của tế bào (trên thực tế loại thành phần này chiếm đa số), quy luật chung cho thấy chỉ có một trong hai chất đồng phân quang học là có mặt trong sinh quyển. Nhưng, điểm thứ https://thuviensach.vn hai, theo nguyên lí rất tổng quát của Curie về sự bảo tồn tính đối xứng30, sự kiện mà một hóa chất mất đối xứng được tạo ra từ một hóa chất đối xứng về mặt quang học (axit fumaric) bắt buộc có những điểm sau: 1. Bản thân enzym là một “nguyên nhân” cho tính mất đối xứng; có nghĩa nó phải có hoạt tính quang học, và thực tế đúng là như thế. 2. Tính đối xứng lúc đầu của chất nền31 bị mất đi trong tương tác với protein enzym. Như vậy thì phản ứng hyđrat hóa phải xảy ra trong lòng một “phức hợp” hình thành bằng sự kết hợp tạm thời giữa enzym và chất nền; trong một phức hợp như thế tính đối xứng lúc đầu của axit fumaric có lẽ thực sự đã bị mất đi. Khái niệm “phức hợp lập-thể-đặc-thù”, trong đó bao hàm cả tính đặc thù lẫn hoạt động xúc tác của enzym, có tầm quan trọng chủ yếu. Chúng ta sẽ trở lại khái niệm này sau khi bàn luận về một vài ví dụ khác. Trong một vài vi khuẩn, có một enzym khác, gọi là aspartase, enzym này cũng tác động một cách chuyên nhất lên axit fumaric, loại trừ tất cả các hóa chất khác, đặc biệt là chất đồng phân hình học của nó, axit maleic. Phản ứng “cộng thêm vào qua liên kết đôi” này, do enzym đó xúc tác, có tương đồng chặt chẽ với phản ứng nói đến bên trên. Nhưng lần này, thay vì một phân tử nước, là một phân tử ammoniac được nén với axit fumaric để cho ra một axit amin, axit aspartic: https://thuviensach.vn Axit aspartic có một phân tử carbon bất đối xứng; do đó nó có hoạt tính quang học. Cũng như trường hợp trước, phản ứng do enzym xúc tác chỉ cho ra một trong hai chất đồng phân, thuộc nhóm thế L, được nói là “tự nhiên” vì tất cả các axit amin thành phần cấu tạo các protein đều thuộc nhóm L. Vậy là, hai enzym aspartase và fumarase phân biệt một cách rõ rệt, không chỉ giữa các chất đồng phân quang học và hình học của hóa chất gốc và hóa chất kết quả của chúng, mà còn giữa các phân tử nước và ammoniac. Người ta buộc phải chấp nhận rằng hai phân tử nước và ammoniac cũng tham gia vào cấu tạo phức hợp lập-thể-đặc-thù mà bên trong diễn ra phản ứng cộng thêm; và rằng, trong phức hợp này các vị trí tương đối với nhau giữa các phân tử được phân bố rất chính xác. Chính nhờ sự phân bố này mà có kết quả vừa là tính đặc thù về tác động, vừa là tính lập-thể-đặc-thù của phản ứng. Qua những ví dụ vừa rồi, chỉ có thể suy diễn ra, như một giả thiết dùng để giải thích, sự hiện hữu của một phức hợp lập-thể-đặc-thù trong vai trò trung gian của phản ứng xúc tác. Trong một số trường hợp thuận lợi, có thể trực tiếp chứng minh sự hiện hữu của phức hợp này. Đó là trường hợp enzym tên gọi β-galactosidase, chất xúc tác đặc thù cho phản ứng thuỷ https://thuviensach.vn phân những hóa chất có cấu trúc được mô tả bằng công thức A dưới đây: [ND] Cách viết công thức này có quy ước sau: nằm ở các góc của lục giác, trừ nguyên tử oxy ra, là những nguyên tử cacbon. Như vậy mỗi chất có 6 nguyên tử cacbon, 5 nằm trên hình lục giác, đánh số (1 đến 5) từ phải vòng xuống dưới sang trái. Nguyên tử số 6 ở trong nhóm CH2OH, bên trên số 5. Cần nhớ rằng một hóa chất như trên có khá nhiều đồng phân (16 đồng phân hình học, khác nhau qua định hướng tương đối của các cặp OH và H trên các nguyên tử cacbon từ 1 đến 5; cộng với chất đối cực quang học của mỗi đồng phân này). Trên thực tế, enzym này phân biệt rõ rệt giữa tất cả các chất đồng phân đó, và chỉ thuỷ phân-một chất duy nhất. Thế nhưng người ta có thể “lừa” nó bằng cách tổng hợp những “chất tương tự lập thể” của những chất trong nhóm nói trên, trong đó nguyên tử oxy của liên kết có thể bị thuỷ phân bị thay thế bằng nguyên tử lưu huỳnh (công thức B bên trên). Nguyên tử lưu huỳnh lớn hơn nguyên tử oxy, có cùng hóa trị, và hai nguyên tử có các định hướng hóa trị32 giống nhau. Hình thể ba chiều của những chất phái sinh có lưu huỳnh này do đó gần như đồng nhất với hình thể của chất tương tự có oxy. Nhưng liên kết do lưu huỳnh tạo ra ổn định hơn liên kết nối do oxy tạo ra rất nhiều. Hậu quả là enzym không thuỷ phân được chúng. Tuy https://thuviensach.vn nhiên người ta có thể trực tiếp chứng tỏ là chúng cùng với protein đó tạo thành một phức hợp lập-thể-đặc-thù. Những quan sát như nói trên không chỉ khẳng định lí thuyết về các phức hợp, mà còn cho thấy là một phản ứng xúc tác phải được quan niệm như có hai giai đoạn riêng biệt: 1. Sự thành lập một phức hợp lập-thể-đặc-thù với protein và chất nền; 2. Sự kích hoạt ở bên trong phức hợp một phản ứng có xúc tác; phản ứng được cấu trúc của bản thân phức hợp định hướng và xác định rõ. Các liên kết đồng hóa trị và không đồng hóa trị Sự phân biệt hai giai đoạn nói trên có tầm quan trọng hàng đầu, và nó sẽ cho phép chúng ta triển khai một trong những khái niệm quan trọng nhất của sinh học phân tử. Nhưng trước đó cần nhắc lại rằng, trong những kiểu liên kết khác nhau có thể giúp cho một cơ cấu hóa học được ổn định, chúng ta cần phân biệt hai dạng: a) những liên kết được gọi là đồng hóa trị; b) những liên kết không đồng hóa trị. Các liên kết đồng hóa trị (thường được dành cho tên gọi “liên kết hóa học”, theo nghĩa chặt chẽ33) được hình thành do hai hay nhiều nguyên tử có chung những quỹ đạo điện tử. Các liên kết không đồng hóa trị có nguyên nhân từ nhiều kiểu tương tác khác (mà không bao hàm việc chia nhau những quỹ đạo điện tử). Để tập trung vào những điểm hệ trọng, ở đây không cần thiết phải chỉ rõ ra bản chất của những lực vật lí tham gia vào các kiểu tương tác đó. Trước tiên cần nhấn mạnh rằng hai dạng liên kết này khác nhau ở năng lượng của https://thuviensach.vn sự kết hợp mà các liên kết này bảo đảm. Khi đơn giản hóa đi một chút, và nói rõ thêm nữa là ở đây chúng ta chỉ bàn đến các phản ứng xảy ra trong pha nước34, thì người ta có thể chấp nhận là năng lượng trung bình, hấp thu hoặc giải phóng bởi một phản ứng liên quan đến những liên kết đồng hóa trị, là khoảng từ 5 đến 20 kcal (cho mỗi liên kết). Với những phản ứng chỉ liên quan đến các liên kết không đồng hóa trị, năng lượng trung bình đó sẽ vào khoảng từ 1 đến 2 kcal35. Sự khác biệt quan trọng này giải thích phần nào sự khác biệt về tính ổn định giữa những cơ cấu “đồng hóa trị” và những cơ cấu “không đồng hóa trị”. Tuy nhiên điều chủ yếu không phải ở đó mà nằm ở sự khác biệt năng lượng được gọi là “năng lượng kích hoạt”, được dùng đến trong hai kiểu phản ứng kể trên. Khái niệm này có tầm quan trọng chủ chốt. Để nói rõ hơn, cần nhắc lại rằng khi một phản ứng hóa học khiến cho một tập thể phân tử chuyển từ trạng thái ổn định này sang một trạng thái ổn định khác, phản ứng đó phải được nhìn nhận như trải qua một trạng thái trung gian, có thế năng cao hơn các thế năng của hai trạng thái đầu và cuối. Người ta thường biểu diễn tiến trình đó bằng một đồ thị mà trục ngang biểu thị tiến triển của phản ứng, và trục dọc biểu thị thế năng (hình 1). Hiệu số thế năng giữa hai trạng thái đầu và cuối tương ứng với năng lượng có thể được giải phóng ra do phản ứng. Hiệu số thế năng giữa trạng thái đầu và trạng thái trung gian (được gọi là trạng thái “được kích hoạt”) là năng lượng kích hoạt. Đó là năng lượng mà các phân tử phải hấp thụ trong giai đoạn quá độ mới có thể tham gia vào phản ứng. Năng lượng này, được hấp thụ trong giai đoạn đầu, rồi được giải phóng trong giai đoạn sau, không có mặt trong kết toán nhiệt động học cuối cùng. Nhưng chính nó định đoạt tốc độ của phản ứng, tốc độ này trên thực tế là bằng không trong điều kiện nhiệt độ bình thường, nếu năng lượng kích hoạt đủ cao. Do đó, để kích động phản ứng, sẽ cần hoặc là nâng cao một cách đáng kể nhiệt độ (mà bộ phận phân https://thuviensach.vn tử đã thu được năng lượng cần thiết phải phụ thuộc vào), hoặc là sử dụng một chất xúc tác, mà vai trò là “làm ổn định” trạng thái được kích hoạt, và do đó giảm thấp hiệu thế giữa trạng thái đó và trạng thái đầu tiên. Vậy mà, và đây là điều quan trọng, nói chung thì: a) năng lượng kích hoạt của những phản ứng đồng hóa trị là cao; cho nên tốc độ của phản ứng rất chậm hoặc bằng không trong nhiệt độ thấp và không có chất xúc tác; https://thuviensach.vn b) năng lượng kích hoạt của những phản ứng không đồng hóa trị rất thấp, nếu không nói là bằng không; cho nên phản ứng xảy ra một cách tự phát, rất nhanh chóng, trong nhiệt độ thấp và không có chất xúc tác. Hậu quả là các cấu trúc được thành lập từ những tương tác không đồng hóa trị chỉ có thể đạt được một mức độ ổn định nào đó nếu các cấu trúc đó vận dụng nhiều mối tương tác. Thêm nữa, những phản ứng không đồng hóa trị chỉ hấp thụ một năng lượng đáng kể khi khoảng cách giữa các nguyên tử rất nhỏ, hầu như “chạm” vào nhau. Vì thế hai phân tử (hoặc là hai vùng phân tử) chỉ có thể kết hợp theo nhau kiểu không đồng hóa trị khi bề mặt của chúng có những khoảng diện tích bù trừ lồi lõm cho nhau, cho phép nhiều nguyên tử của bên này chạm sát với nhiều nguyên tử của bên kia. Khái niệm phức hợp lập-thể-đặc-thù không đồng hóa trị Nếu biết thêm là những phức hợp được tạo ra từ enzym và chất nền đều có tính chất không đồng hóa trị, chúng ta sẽ thấy tại sao những phức hợp này tất yếu phải là lập-thể-đặc-thù: chúng chỉ có thể tự hình thành khi phân tử enzym chứa một vùng diện tích “bù trừ” rất sát với hình thể của phân tử gốc. Chúng ta cũng sẽ thấy rằng trong phức hợp đó, phân tử gốc tất yếu phải được xep đặt một cách rất chính xác, nhờ vào nhiều tương tác kết hợp nó với vùng diện tích tiếp nhận của phân tử enzym. Chúng ta cũng sẽ thấy rằng, tùy thuộc vào số lượng các tương tác không đồng hóa trị được một phức hợp không đồng hóa trị vận dụng mà tính ổn định của phức hợp đó có thể có thang biến thiên rất lớn. Đây chính là một tính chất quý giá của những phức hợp không đồng hóa trị: độ ổn định của nó có thể được làm thích nghi một cách chính xác với chức năng được đảm nhiệm. Điều kiện cho một hoạt tính xúc tác cao, đó là những phức hợp enzym-chất nền phải có thể tự kết hợp hay tự tan rã nhanh https://thuviensach.vn chóng. Thực vậy, có thể phân rã những phức hợp này dễ dàng và rất nhanh. Có những phức hợp khác, mà chức năng là thường trực, đạt được một tính ổn định cao tương đương với các kết hợp đồng hóa trị. Cho tới nay chúng ta mới chỉ bàn luận về giai đoạn đầu của một phản ứng có enzym xúc tác: sự hình thành một phức hợp lập-thể-đặc-thù. Bản thân giai đoạn xúc tác, tức là giai đoạn tiếp theo sự hình thành phức hợp, sẽ không đòi hỏi chúng ta nhiều thời gian, vì nó không đặt ra những vấn đề có ý nghĩa sâu sắc, trên quan điểm sinh học, như giai đoạn trước. Hiện nay người ta chấp nhận rằng phản ứng xúc tác qua enzym sinh ra do hoạt động truyền cảm ứng36 và phân cực của một số liên kết hóa học, có mặt trong “bộ tiếp nhận đặc thù” của protein này. Không kể tính đặc thù (mà nguyên do là sự xếp đặt rất chính xác của phân tử chất nền đối với các nhóm truyền cảm ứng), hiệu ứng xúc tác được giải thích bởi những sơ đồ tương tự các sơ đồ lí giải hoạt động xúc tác của những chất xúc tác không sinh học (như ví dụ đáng kể là các ion H+ và OH-). Sự hình thành phức hợp lập-thể-đặc-thù, dẫn nhập cho chính bản thân hoạt động xúc tác, do đó có thể được coi như đã thực hiện hai chức năng: 1. Sự chọn lựa duy nhất một chất nền, được xác định bởi cấu trúc lập thể của nó; 2. Sự trình diện của chất nền theo một phương hướng chính xác, vừa giới hạn vừa định rõ hiệu ứng xúc tác của những nhóm hóa học truyền cảm ứng. Khái niệm phức hợp lập-thể-đặc-thù không đồng hóa trị không chỉ áp dụng được cho các enzym, và cũng không chỉ cho các protein, như chúng ta sẽ thấy sau. Đó là một khái niệm có tầm quan trọng trung tâm trong việc diễn giải tất cả những hiện tượng chọn lựa, hiện tượng phân biệt tuyển https://thuviensach.vn chọn, vốn đặc trưng cho các tồn tại sống và làm cho chúng có vẻ như thoát khỏi cái số phận đã được nguyên lí thứ hai định sẵn. Về câu chuyện này, ta sẽ hứng thú xem xét lại ví dụ của chất fumarase. Nếu amin hóa axit fumaric bằng các phương pháp hóa hữu cơ, người ta sẽ được một hỗn hợp của hai chất đồng phân quang học của axit aspartic. Ngược lại, enzym chỉ làm xúc tác riêng cho sự hình thành axit L-aspartic. Qua sự kiện này, enzym đem lại một thông tin hoàn toàn tương ứng với một chọn lựa nhị nguyên (chính bởi có hai chất đồng phân). Người ta thấy ở đây, trên bình diện cơ bản nhất, làm thế nào thông tin về cấu trúc được tạo ra và phân phối trong các tồn tại sống. Rõ ràng là enzym vốn có, trong cấu trúc của bộ thụ cảm lập-thể-đặc thù của nó, thông tin tương ứng với chọn lựa đó. Nhưng năng lượng cần thiết cho sự khuếch đại thông tin đó không đến từ enzym: để định hướng phản ứng chuyên nhất theo một trong hai con đường có thể, enzym sử dụng thế năng hóa học của dung dịch axit fumaric. Phân tích đến cùng, tất cả hoạt động tổng hợp của các tế bào, dù phức tạp tới đâu chăng nữa, có thể được diễn giải bằng những từ ngữ như thế. * * * Con quỷ của Maxwell Những hiện tượng này, kì diệu về sự phức tạp và về tính hữu hiệu trong việc hoàn tất một chương trình định trước, hiển nhiên áp đặt giả thuyết chúng được dẫn đạo bởi hoạt động của những chức năng có thể gọi là “nhận thức”. Chính là một chức năng loại này đã được Maxwell ban cho con quỷ vi mô của ông. Người ta còn nhớ, có hai cái hộp sát nhau chứa một chất khí nào đó và thông nhau qua một lỗ hổng. Con quỷ này đứng canh lỗ hổng đó và có khả năng điều khiển, mà không tốn năng lượng, một cái cửa https://thuviensach.vn trập lí tưởng để cho phép hoặc chặn lại những phân tử đi qua lỗ hổng. Vậy thì con quỷ có thể “chọn lựa”, chỉ cho phép xuyên qua theo một chiều, các phân tử vận tốc lớn (năng lượng cao), và theo chiều kia những nguyên tử vận tốc chậm (năng lượng thấp). Kết quả của hoạt động này là, từ hai cái hộp lúc đầu ở cùng nhiệt độ, một hộp nóng lên và hộp kia lạnh đi, mà không thấy có tiêu thụ năng lượng. Dù cho chỉ thuần tuý giả tưởng, câu chuyện này vẫn làm bối rối các nhà vật lí: thực vậy, có vẻ như, chỉ bằng hoạt động của chức năng nhận thức, con quỷ đã có thể vi phạm nguyên lí thứ hai. Và bởi vì chức năng nhận thức này không thể được đo lường, cũng không thể được định nghĩa một cách khoa học, “nghịch lí” của Maxwell hình như sẽ thoát khỏi bất cứ phân tích nào trong ngữ cảnh thực dụng. Tiếp nối những công trình trước đó của Szilard37, chìa khoá của nghịch lí được Léon Brillouin38 tìm ra: ông đã chứng minh là hoạt động của những chức năng nhận thức trong con quỷ tất yếu phải tiêu thụ một năng lượng nhất định, và trong bản tổng kết cho những hoạt động đó, năng lượng nói trên bù lại một cách chính xác độ giảm entrôpi trong hệ thống. Thực vậy, để cho nó biết đóng cửa trập “với ý thức đầy đủ về việc đang làm”, thì trước đó con quỷ phải đo vận tốc của mỗi phân tử khí. Vậy mà, bất cứ thao tác đo lường nào, tức là bất cứ việc thu thập thông tin nào, cũng tất yếu đòi hỏi một tương tác mà bản thân nó tiêu thụ năng lượng. Định lí nổi tiếng này là một trong những nguồn gốc của quan niệm hiện đại liên quan đến sự tương đương giữa thông tin và entrôpi âm. Tại đây nó làm chúng ta quan tâm ở chỗ, trong kích thước vi mô, các enzym đích thị có hoạt động tạo ra trật tự. Nhưng, như chúng ta đã thấy, việc tạo ra trật tự đó không tự nhiên mà có; nó được trả giá bằng một lượng tiêu thụ thế năng hóa học. Rốt cuộc các enzym hoạt động theo đúng cách thức của con quỷ của Maxwell, mà Szilard và Brillouin đã tân trang, chúng hút hiệu thế hóa https://thuviensach.vn học vào những con đường được chương trình chọn lựa, mà việc chạy chương trình này là do chính các enzym thực hiện. Nên ghi nhớ khái niệm chủ yếu đã được phát triển trong chương này: chính là nhờ ở khả năng cấu thành, cùng với những phân tử khác, những phức hợp lập-thể-đặc-thù, và không đồng hóa trị, mà các protein thực hiện chức năng “quỷ dị” của chúng. Những chương tiếp theo sẽ minh họa cho tầm quan trọng trung tâm của khái niệm then chốt đó, mà chúng ta sẽ còn gặp lại như sự diễn giải cho những đặc tính nổi trội nhất của các tồn tại sống. https://thuviensach.vn CHƯƠNG IV Điều khiển học vi mô Chính vì dựa trên tính đặc thù rất cao của nó, một enzym “cổ điển” (chẳng hạn như thuộc loại được lấy làm ví dụ trong chương trước) tạo thành một đơn vị chức năng hoàn toàn độc lập. Chức năng “nhận thức” của những “con quỷ” này chỉ giới hạn trong việc nhận ra chất nền đặc thù của chúng, loại ra ngoài mọi hóa chất khác cũng như mọi sự kiện có thể xảy ra trong bộ máy hóa học của tế bào. Tính gắn bó nhất quán về chức năng của bộ máy tế bào Việc đơn thuần quan sát một sơ đồ tóm lược những hiểu biết hiện có về sự chuyển hóa của tế bào cũng có thể cho chúng ta đoán được rằng: ngay cả khi các enzym chuyên trách của mỗi giai đoạn đều thực hiện chức năng của mình một cách hoàn hảo, toàn bộ các hoạt động của chúng cộng lại sẽ chỉ dưa đến hỗn loạn; nếu chúng không khiên chế lẫn nhau, bằng một cách nào đó, để hình thành một hệ thống nhất quán. Thế mà trên một phương diện khác người ta đã có những bằng chứng rõ rệt nhất về tính hữu hiệu cực cao của bộ máy hóa học trong các tồn tại sống, từ những sinh vật “đơn giản” nhất đến những sinh vật “phức tạp” nhất. Người ta hiển nhiên đã biết từ lâu, trong các loài động vật có những hệ thống bảo đảm sự phối hợp ở mức rộng những tính năng của sinh vật. Đó là các chức năng của hệ thần kinh và hệ nội tiết. Các hệ thống này bảo đảm sự phối hợp giữa các cơ quan hay các hệ mô, cuối cùng điều này có nghĩa là giữa các tế bào. Trong lòng mỗi tế bào có một mạng điều khiển cũng phức tạp gần như thế (nếu không muốn nói là hơn), để bảo đảm tính nhất https://thuviensach.vn quán chức năng của bộ máy hóa học bên trong tế bào; đó là điều mà những nghiên cứu, phần lớn cách đây dưới 20 năm, nếu không thì 10, hay 5 năm, đã phát hiện. Các protein điều hòa và cơ chế điều hòa Người ta còn lâu nữa mới phân tích xong toàn bộ hệ thống chế ngự sự chuyển hóa, tăng trưởng và bội phân của các tế bào đơn giản nhất hiện được biết đến, các vi trùng. Nhưng, nhờ vào sự phân tích chi tiết một số bộ phận của hệ thống nói trên, ngày nay người ta đã hiểu khá rõ các nguyên lí vận hành của chúng. Chúng ta sẽ bàn luận về các nguyên lí ấy trong chương này. Chúng ta sẽ thấy rằng các thao tác điều khiển cơ bản đều do những protein chuyên trách đảm nhận, chúng đóng các vai trò phát hiện và tích hợp thông tin hóa học. Trong số những protein điều hòa đó, đối tượng mà người ta biết rõ nhất hiện nay là những enzym được gọi là “biến cấu”. Các enzym đó hợp thành một lớp riêng, do bởi những đặc tính tách biệt chúng với các enzym “cổ điển”. Cũng như các enzym này, enzym biến cấu nhận ra một chất nền đặc thù khi kết hợp với nó, và kích hoạt sự biến thể chất nền đó thành sản phẩm. Nhưng ngoài ra, chúng còn có đặc tính nhận dạng một cách có tuyển chọn một hay nhiều hợp chất khác, mà sự kết hợp (lập-thể-đặc-thù) với protein có hiệu ứng làm thay đổi, nghĩa là, tùy trường hợp, làm tăng lên, hay ức chế hoạt động của nó đối với chất nền. Chức năng điều hòa, phối hợp, của những tương tác kiểu này (được gọi là tương tác biến cấu) ngày nay đã được chứng tỏ qua vô số những ví dụ. Người ta có thể xếp loại những tương tác ấy thành một số những “thể thức điều hòa”, tùy thuộc vào liên hệ giữa phản ứng và nguồn gốc chuyển hóa https://thuviensach.vn của những “tác nhân biến cấu” khiên chế nó. Nhưng thể thức điều hòa chính được liệt kê dưới đây (xem hình 2). 1. Ức chế hồi dưỡng: enzym làm xúc tác cho phản ứng đầu tiên của một chuỗi phản ứng mà kết quả là một chuyển hóa phẩm thiết yếu39 (chẳng hạn như chuyển hóa phẩm tạo nến các protein hay các axit nucleic), bị ức chế bởi sản phẩm cuối cùng của chuỗi phản ứng. Do đó, nồng độ bên trong tế bào của sản phẩm đó điều khiển vận tốc tổng hợp của bản thân nó. 2. Kích hoạt hồi dưỡng: enzym được kích hoạt bởi một sản phẩm của quá trình thoái biến của chuyển hóa phẩm cuối cùng. Đấy là trường hợp thường có, khi các chuyển hóa phẩm có thế năng hóa học cao, mà chính thế năng này làm thành vật có giá trị trao đổi trong sự chuyển hóa. Thể thức điều hòa này do đó tham gia vào sự duy trì thế năng hóa học khả dụng ở một cường độ nhất định. 3. Kích hoạt song song: trong một chuỗi phản ứng chuyển hóa dẫn đến một chuyển hóa phẩm thiết yếu, enzym đầu tiên được kích hoạt từ một chuyển hóa phẩm đã được một chuỗi phản ứng độc lập và song song tổng hợp. Thể thức điều hòa này góp phần điều hòa, một cách hỗ tương, nồng độ của những chuyển hóa phẩm thuộc cùng một họ, được dành để kết hợp với nhau trong một lớp phân tử nào đó. 4. Kích hoạt bởi một tiền tố: enzym được kích hoạt bởi một hóa chất tiền tố xa hay gần hơn với chất nền trực tiếp của nó. Thể thức điều hòa này nói gọn là khiên chế “cầu” theo “cung”. Một trường hợp cụ thể, rất thường gặp, của thể thức điều hòa này là sự kích hoạt enzym bởi bản thân chất nền. Chất này vừa đóng vai trò “cổ điển” của mình, vừa là một tác nhân biến cấu đối với enzym. https://thuviensach.vn [ND] Thuật ngữ “tác động tố”, nguyên văn là “effecteur”, có nhiều nghĩa cụ thể, nói chung là một cơ quan hay một chất hoá-sinh nào đó, sẽ thực hiện một tác động khi chịu một kích thích nào đó. TĐSH dịch “effector” là chất tác động, hay cơ quan phản ứng. Chúng tôi đề nghị dịch là “tác động tố”; “tố” là chất, như trong “nguyên tố”, nhưng có thể hiểu theo nghĩa rộng hơn, như trong “yếu tố”. Hiếm khi một enzym biến cấu lại chỉ là đối tượng của một thể thức điều hòa độc nhất. Nói chung thì các enzym thường cùng lúc bị khiên chế bởi nhiều tác nhân biến cấu, cùng hướng hay ngược hướng với nhau. Một tình huống thường gặp là sự điều hòa “tay ba”, bao gồm: 1. Kích hoạt bởi chất nền (thể thức 4); 2. Ức chế bởi sản phẩm tối hậu của chuỗi phản ứng (thể thức 1); https://thuviensach.vn 3. Kích hoạt song song bởi một chuyển hóa phẩm cùng họ với sản phẩm cuối cùng (thể thức 3). Vậy là enzym nhận ra ba tác nhân cùng một lúc, “đo” nồng độ tương đối của chúng, và ở mỗi thời điểm, hoạt động của enzym được biểu thị bởi tổng hợp ba loại thông tin đó. Để minh họa cho sự tinh tế của những hệ thống này, người ta có thể viện dẫn chẳng hạn như những lối chuyển hóa “theo phân nhánh”, có khá nhiều (xem hình 3). Trong các trường hợp này, nói chung, không chỉ những phản ứng tiên khởi, nằm ở điểm phân nhánh của sự chuyển hóa, là được điều hòa bởi sự ức chế theo phản ứng hồi dưỡng, mà phản ứng tiên khởi của phân đoạn chung còn đồng thời được chế ngự bởi hai chuyển hóa phẩm cuối cùng.40 Nguy cơ một phản ứng tổng hợp ra một chuyển hóa phẩm bị đình trệ do việc chuyển hóa phẩm kia được tổng hợp quá nhiều, được tránh khỏi bằng hai cách khác nhau tùy trường hợp: 1. hoặc bằng cách gán cho phản ứng độc nhất này hai enzym biến cấu khác biệt, mỗi enzyme chỉ bị ức chế bởi một trong những sản phẩm chuyển hóa, mà enzyme kia không bị; 2. hoặc chỉ bằng một enzyme nhưng nó chỉ bị ức chế “chung nhau” bởi cả hai chuyển hóa phẩm cùng lúc, và riêng một trong hai thì không có hiệu lực. https://thuviensach.vn Cần nhấn mạnh sự kiện là không kể chất nền, các tác động tố điều chỉnh hoạt động của một enzym biến cấu không tham gia chút nào vào bản thân phản ứng. Nói chung chúng chỉ kết hợp với enzym trong một phức hợp không đồng hóa trị, kết hợp này có thể đảo ngược hoàn toàn và tức thì, để được giải phóng ra nguyên vẹn không thay đổi. Sự tiêu thụ năng lượng ứng với tương tác điều chỉnh gần như là không có: chỉ bằng một phần rất nhỏ của hiệu thế hóa học nội bào của các tác động tố. Ngược lại, phản ứng xúc tác do những tương tác rất yếu này chế ngự, bản thân chúng, có thể kéo theo những truyền tải năng lượng tương đối đáng kể. Do đó, các hệ thống này là so sánh được với những hệ thống dùng trong các mạch điện tử tự động hóa, trong đó năng lượng rất nhỏ tiêu thụ trong một mạch rơle có thể kích hoạt một thao tác rất mạnh, ví dụ như bắn một hoả tiễn tầm xa. * * * Một mạch rơle có thể đồng thời bị khiên chế bởi nhiều điện thế; và như chúng ta đã thấy, nói chung cũng như vậy, một enzym biến cấu có thể bị https://thuviensach.vn khiên chế bởi nhiều hiệu thế hóa học. Nhưng sự tương tự còn đi xa hơn nữa. Như người ta đã biết, thường thì sẽ rất có lợi khi một rơle điện tử có hàm phản ứng phi tuyến theo biến đổi điện thế dùng để điều khiển nó. Khi ấy người ta tạo ra được một hiệu ứng ngưỡng, bảo đảm cho chức năng điều hòa được chính xác hơn. Phần lớn các enzym biến cấu cũng hoạt động như vậy. Đồ thị biểu diễn sự biến đổi hoạt năng của một enzym vào loại đó, theo nồng độ một tác động tố, gần như khi nào cũng “có dạng sigma”. Nói cách khác, trong giai đoạn đầu, hiệu ứng của “chất dính”41 tăng nhanh hơn nồng độ của nó. Tính chất này càng đáng chú ý hơn khi nó dường như là đặc thù của các enzym biến cấu. Ở những enzym bình thường, hay “cổ điển”, hiệu ứng lại luôn luôn tăng chậm hơn nồng độ. Tôi không biết trọng lượng tối thiểu của một rơle điện tử, có cùng những đặc tính logic của một enzym biến cấu trung bình, là bao nhiêu (đo và cộng lại ba hay bốn điện thế, kích hoạt một đáp ứng với hiệu ứng ngưỡng). Cứ cho là tính bằng 10-2 gr. Trọng lượng của một enzym biến cấu với những tính năng giống như thế, được đo bằng 10-17 gr. Tức là một triệu tỉ lần nhẹ hơn cái rơle điện tử42. Cơn số có độ lớn thiên văn này cho chúng ta vài ý niệm về “tiềm lực điều khiển học” (cũng có nghĩa hướng đích) khả dụng của một tế bào có khoảng vài trăm hay mấy ngàn loại tồn tại vi mô này, còn thông minh hơn con quỷ của Maxwell-Szilard-Brillouin nhiều. Cơ chế của tương tác biến cấu Vấn đề là tìm hiểu những tính năng phức tạp đó được cái rơle phân tử làm bằng một protein biến cấu này thực hiện như thế nào. Dựa trên một tập hợp những dữ liệu thực nghiệm, ngày nay người ta chấp nhận rằng các https://thuviensach.vn tương tác biến cấu là do những chuyển đổi rời rạc43 cấu trúc phân tử trong bản thân protein gây ra. Trong chương kế tiếp, chúng ta sẽ thấy rằng cấu trúc phức tạp và gọn chặt của một protein dạng cầu được giữ ổn định bằng rất nhiều những liên kết không đồng hóa trị, chúng cùng hợp tác với nhau để bảo tồn cấu trúc. Chúng ta khi ấy có thể hiểu tại sao một số protein có thể đạt đến hai (hay nhiều) trạng thái cấu trúc (cũng như có một số chất có thể hiện hữu trong nhiều trạng thái dị hướng44 khác nhau). Thông thường người ta tượng trưng hai trạng thái cấu trúc đang được nói đến và sự “chuyển đổi biến cấu” đảo nghịch được của phân tử giữa hai trạng thái đó như sau: Trong khung cảnh đã được đặt ra như thế, người ta chấp nhận (và có thể chứng minh trực tiếp được trong những trường hợp thuận tiện) rằng: vì hai trạng thái khác nhau có cấu trúc lập thể khác nhau, những tính chất nhận dạng lập- thể-đặc-thù của protein bị thay đổi cùng với sự chuyển đổi trạng thái. Ví dụ như trong trạng thái “R”, protein có thể kết hợp với một chất dính α, nhưng không với một chất dính β khác. Chất dính β này sẽ kết hợp được với trạng thái “T”, mà “T” lại loại trừ α. Sự có mặt của một chất dính khi đó sẽ có hiệu ứng làm ổn định một trong hai trạng thái, và gây bất lợi cho trạng thái kia. Vậy ta thấy rằng α và β là đối kháng với nhau, bởi vì cách kết hợp của chúng với protein loại trừ nhau. Bây giờ ta giả sử rằng có một chất dính γ khác (mà có thể là chất nền) chỉ kết hợp với dạng R, tại một vùng khác của phân tử chứ không phải vùng nơi chất dính α cố định. https://thuviensach.vn Như thế α và γ cộng tác với nhau trong việc làm ổn định protein trong trạng thái tích cực (trạng thái nhận ra chất nền). Vậy thì, các chất dính α và γ hoạt động như những chất kích hoạt, còn chất dính β hoạt động như chất ức chế. Hoạt tính của một quần thể phân tử sẽ tỉ lệ thuận với phần phân tử của quần thể mà sẽ ở trạng thái R, phần này dĩ nhiên phụ thuộc vào mật độ tương đối của ba chất dính, cũng như phụ thuộc vào trị số cân bằng nội tại giữa hai trạng thái R và T. Bằng cách đó, phản ứng xúc tác sẽ tuân theo theo trị số của ba hiệu thế hóa học. Bây giờ chúng ta hãy nhấn mạnh trên khái niệm quan trọng hơn cả mà sơ đồ trên đây dẫn đến, đó là: những tương tác, dù cộng tác hay đối kháng, của ba chất dính kia là hoàn toàn gián tiếp. Thực vậy, không có một tương tác nào giữa bản thân các chất dính, duy nhất chỉ có tương tác giữa protein với một, và riêng rẽ với một, trong ba chất dính. Ở một đoạn sau chúng ta sẽ trở lại khái niệm căn bản này, mà nếu không có nó chúng ta sẽ không thể hiểu nguồn gốc cũng như sự phát triển các hệ điều khiển trong các tồn tại sống45. Từ sơ đồ về các tương tác gián tiếp này, người ta cũng có thể giải thích sự hoàn thiện tinh tế được biểu hiện qua phản ứng “phi tuyến tính” của protein đối với những biến thiên về mật độ của các tác động tố. Trên thực tế, tất cả các protein biến cấu được biết đều là những chất “thiểu hợp”46, được tạo thành bởi sự kết hợp không đồng giá trị của những đơn phân gốc47 đồng nhất về mặt hóa học, với số lượng nhỏ (thường là 2 hay 4; hãn hữu hơn là 6, 8, hay 12). Mỗi đơn phân gốc mang một thụ thể48 tương ứng với một chất dính mà protein tiếp nhận được. Do bởi sự kết hợp của nó với một hay nhiều đơn phân gốc khác, cấu trúc lập thể của mỗi chất dính đều bị các đơn phân gốc kết hợp xung quanh nó ràng buộc một phần nào. Nhưng lí thuyết, được xác nhận qua thực nghiệm của các nhà tinh thể https://thuviensach.vn học, lại chứng tỏ rằng các protein thiểu hợp có khuynh hướng chấp thuận những cấu trúc sao cho mọi đơn phân gốc đều tương đương với nhau về mặt hình học; do đó những ràng buộc, mà các đơn phân phải chịu, được phân bố một cách đối xứng giữa các đơn phân. Bây giờ ta hây xét trường hợp đơn giản nhất, một protein lưỡng phân49. Thử xem việc tách protein này ra thành hai đơn phân50 sẽ dẫn đến điều gì; người ta thấy rằng việc gãy vỡ của kết hợp sẽ cho phép hai đơn phân chấp thuận một trạng thái “buông lỏng”, khác về mặt cấu trúc với khi mà hai đơn phân bị “ràng buộc” trong trạng thái kết hợp. Chúng ta sẽ nói rằng sự kiện chuyển đổi trạng thái của hai đơn phân là “hiệp đồng”. Chính sự hiệp đồng này giải thích tính phi tuyến của phản ứng; thực thế, sự ổn định hóa trạng thái bị phân tách R của một đơn phân bởi một phân tử chất dính ngăn cấm đơn phân kia trở lại trạng thái liên kết, và theo chiều ngược lại cũng như thế. Sự cân bằng giữa hai trạng thái sẽ là một hàm số bậc hai của mật độ các chất dính. Sẽ là một hàm số bậc bốn cho một protein tứ phân51, và cứ như thế tiếp tục.52 Tôi đã cố tình chỉ bàn đến mô hình đơn giản nhất, thực sự đã được thực hiện bởi một số hệ phân tử mà ta có thể coi là “sơ khai”. Trong những hệ phân tử trong thực tế, sự phân tách chỉ rất ít khi hoàn toàn: các đơn phân https://thuviensach.vn gốc vẫn liên kết với nhau trong cả hai trạng thái, dù là lỏng lẻo hơn tại một trong hai. Mặt khác, có thể có nhiều biến tấu khả dĩ của chủ đề cơ bản này, nhưng điều chủ yếu là chỉ ra rằng những cơ chế phân tử mà bản thân chúng là cực kì giản dị cho phép giải thích những tính chất “tích hợp” của những protein biến cấu. * * * Điều hòa sự tổng hợp các enzym Các enzym biến cấu, được kể ra cho đến nay, thể hiện vừa như một đơn vị chức năng hóa học, vừa như một phần tử trung gian cho những tương tác điều hòa. Các tính chất của chúng cho phép người ta hiểu bằng cách nào trạng thái nội cân bằng53 của sự chuyển hóa tế bào được bảo toàn với độ hữu hiệu và cố kết tối đa. Nhưng người ta hiểu “chuyển hóa” chủ yếu như những biến đổi của các phân tử nhỏ và sự huy động thế năng hóa học. Hóa học của tế bào bao gồm một bình diện tổng hợp cao hơn: sự tổng hợp các đại phân tử, axit nucleic và protein (trong đó có bản thân các enzym). Từ lâu nay người ta đã biết rằng các hệ thống điều hòa cũng hoạt động ở bình diện ấy. Việc nghiên cứu các hệ thống này là khó hơn rất nhiều so với các enzym biến cấu, và thực ra đến giờ chỉ có một đối tượng được phân tích gần như hoàn toàn. Chúng ta sẽ lấy nó làm ví dụ. Hệ thống này (được gọi là “hệ lactose”) điều khiển việc tổng hợp ba protein có trong vi trùng Escherichia coli. Một trong những protein này (tên galactosidase-perméase), cho phép các chất galactosidase54 xâm nhập và tích tụ bên trong các tế bào, mà màng của chúng không cho các chất đường https://thuviensach.vn này xâm nhập, nếu không có mặt protein nói trên. Một protein thứ hai thuỷ phân các β-galactosidase55 (Chương 3). Chức năng của protein thứ ba còn chưa được hiểu rõ, có lẽ chức năng này thứ yếu. Ngược lại, cả hai chức năng còn lại thì đều không thể thiếu khi các vi khuẩn sử dụng lactose (và các galactosidase khác) theo kiểu chuyển hóa. Khi các vi khuẩn sinh sản trong một môi trường không có galactosidase, cả ba protein đều được tổng hợp ra với một tốc độ thấp gần như không đo được, tương đương với trung bình một phân tử mỗi đời vi khuẩn. Gần như tức khắc (khoảng hai phút) sau khi người ta cho thêm một chất galactosidase (ở đây gọi là “chất truyền cảm ứng”) vào môi trường, tốc độ tổng hợp ra ba protein tăng lên cỡ 1.000 lần, và giữ nguyên tốc độ đó một khi chất truyền cảm ứng có mặt. Nếu người ta rút chất truyền cảm ứng đó đi thì vận tốc tổng hợp hạ xuống như cũ trong vòng từ hai đến ba phút. https://thuviensach.vn