Khía cạnh động lực

Để hiểu được dòng chảy năng lượng và vật chất này cũng như tất cả những gì nó biểu hiện, trước tiên chúng ta phải xem xét những nơi sinh học đã bỏ sót kể từ sự trỗi dậy của thông tin.

Thời kỳ hoàng kim của hóa sinh bắt đầu với nhận thức rằng tế bào không được tạo thành từ nguyên sinh chất vô định hình bao gồm các phân tử “sống” phức tạp bí hiểm.

Một trong những người sáng lập ngành hóa sinh, Sir Frederick Gowland Hopkins, đã cống hiến phần lớn sự nghiệp của mình trong bốn thập kỷ đầu thế kỷ 20 để thúc đẩy cái mà ông gọi là “khía cạnh năng động” của hóa sinh: ý tưởng rằng các phân tử cơ bản của sự sống khá đơn giản và có thể được phân tích bằng các phương pháp hóa học thông thường - nhưng chúng được đưa vào các con đường cụ thể, trong đó một phân tử được chuyển đổi thông qua một số thay đổi hóa học nhỏ thành dạng khác, lặp đi lặp lại, mỗi lần được tạo ra bởi một chất xúc tác có đặc tính cụ thể.

Đối với Hopkins, sự sống là sự kết hợp của thông tin xác định các chất xúc tác protein (enzyme) dẫn truyền các con đường này, và dòng - dòng chảy phân tử qua các con đường cụ thể tạo thành vật liệu mới để xây dựng hoặc tái tạo thành phố của tế bào.

Sự sống biến đổi không ngừng nghỉ qua mỗi phút giây. Ảnh: Wayground.

Tôi đã sử dụng từ dòng vài lần rồi, và tôi sẽ sử dụng lại nó trong suốt cuốn sách. Trước khi đi xa hơn, chúng ta hãy tạm dừng một chút để làm rõ điều tôi muốn nói. Dòng là một dạng dòng chảy, nhưng có một điểm khác biệt quan trọng. Nước có thể chảy thành sông, hoặc xe cộ lưu thông trên đường phố.

Những gì đi vào ở một đầu và những gì đi ra ở đầu kia đều giống nhau - nước, hoặc xe cộ. Trong hóa sinh, dòng là dòng chảy của những thứ được biến đổi trên đường đi. Hãy tưởng tượng một chiếc ôtô đang tiến vào một con đường; giả sử đó là chiếc VW Beetle. Nó vừa đi được mười thước thì có một tia sáng chói mắt và nó đột ngột biến thành chiếc Porsche.

Sau đó, một tia sáng khác và nó trở thành chiếc Volvo. Bùm! Đó là một chiếc xe tải màu trắng. Vút! Bây giờ nó là chiếc xe buýt nhỏ. Xẹt! Một chiếc máy kéo, rời khỏi con đường đó. Nhưng điều kỳ lạ nhất ở con đường này là điều tương tự vẫn tiếp tục xảy ra: chỉ có những chiếc VW Beetle đi vào; chỉ có máy kéo rời đi. Mỗi lần đều là những sự biến đổi giống nhau.

Hãy tưởng tượng rằng cứ mỗi phút có sáu mươi chiếc VW Beetle đi vào cung đường này, mỗi giây một chiếc. Mỗi chiếc trong số chúng được biến đổi trong một loạt tia sáng chói mắt thành sáu mươi chiếc máy kéo. Đó là dòng: tổng số phương tiện chạy trên đường, mỗi phương tiện chuyển thành cùng một loại máy kéo. Tất nhiên, đó chỉ là con đường này.

Hãy nhìn vào con đường ở góc phố. Ở đó bạn sẽ chỉ thấy những chiếc Vespa tiến vào, biến thành những chiếc xe máy Harley. Và ngay bên kia thị trấn có một con kênh nơi cano chuyển thành thuyền cao tốc.

Đây là thế giới kỳ lạ của dòng chuyển hóa. Ngay cả một tế bào vi khuẩn đơn giản cũng có thể trải qua hàng tỷ biến đổi mỗi giây, một con số không hiểu nổi. Bạn có thể nói rằng có rất nhiều con đường lặp lại trong mỗi tế bào (với cùng một sự việc xảy ra ở mỗi con đường đó) nhưng có thể có hàng trăm phương tiện đi vào một con đường mỗi giây, mỗi chiếc chắc chắn đi qua cùng một chuỗi.

Đây là dòng tạo nên quá trình trao đổi chất của tế bào, mà chúng ta sẽ đề cập đến trong cuốn sách này. Trao đổi chất là thứ giúp chúng ta tồn tại - đó là bản chất của sự sống - là tổng các biến đổi liên tục của những phân tử nhỏ xíu trong khoảng thời gian tính theo nano giây, nano giây này đến nano giây khác.