Chính là loài tảo Chlamydomonas - sinh vật có kích thước rất nhỏ (kính hiển vi), đường kính trung bình 15 micrômét (μm).
Giải Nobel Y học năm 2026 được trao cho Karl Deisseroth, Peter Hegemann và Georg Nagel nhờ những khám phá về các kênh ion được điều khiển bằng ánh sáng và quang di truyền học (optogenetics).
[Giải Nobel Y học 2026 trị giá 12 triệu krona Thụy Điển, tương đương khoảng 1,22 triệu USD].
Thành tựu này đem đến cho khoa học thần kinh một cách tiếp cận mới. Thay vì chỉ quan sát bộ não hoạt động ở đâu, các nhà nghiên cứu có thể tác động có chọn lọc vào những tế bào thần kinh cụ thể rồi theo dõi điều gì xảy ra.
Chlamydomonas, một loài tảo đơn bào có khả năng di chuyển về phía nguồn sáng.
Đầu những năm 2000, Peter Hegemann nghiên cứu cách tảo Chlamydomonas nhận biết ánh sáng và phản ứng nhanh với môi trường xung quanh. Từ một câu hỏi tưởng như rất cơ bản về hành vi của loài tảo, Hegemann cùng Georg Nagel phát hiện protein channelrhodopsin.
Đây chính là mắt xích quan trọng mở ra một hướng nghiên cứu hoàn toàn mới.
Khi được chiếu ánh sáng xanh, channelrhodopsin mở ra một kênh cho các ion mang điện đi qua màng tế bào, tạo ra thay đổi về điện. Quan trọng hơn, khi protein này được đưa vào những tế bào khác, các tế bào đó cũng có thể trở nên nhạy với ánh sáng.
Nói cách khác, một cơ chế giúp loài tảo cảm nhận ánh sáng đã trở thành "công tắc" mà các nhà khoa học có thể sử dụng để điều khiển tế bào.
Nhờ nghiên cứu về cách loài tảo này cảm nhận ánh sáng, các nhà khoa học đã mở đường cho một công cụ làm thay đổi cách nghiên cứu tế bào thần kinh.
Karl Deisseroth sau đó đưa gene mã hóa channelrhodopsin vào tế bào thần kinh của chuột.
Năm 2005, ông cho thấy ánh sáng xanh có thể được sử dụng để kích hoạt tín hiệu thần kinh. Hai năm sau, công cụ điều khiển bằng ánh sáng này được áp dụng trong não chuột sống.
Những bước nghiên cứu đó đặt nền móng cho sự phát triển của quang di truyền học.
Phương pháp này kết hợp công cụ di truyền để đưa các protein nhạy sáng vào những tế bào thần kinh được lựa chọn, sau đó sử dụng ánh sáng để điều khiển hoạt động của chúng.
Điểm đặc biệt nằm ở khả năng chọn đúng nhóm tế bào cần nghiên cứu.
Trước đây, nếu quan sát thấy một vùng não hoạt động khi động vật thực hiện một hành vi, nhà khoa học có thể biết rằng khu vực đó có liên quan. Với quang di truyền học, họ có thể đi xa hơn: tác động vào một nhóm tế bào cụ thể rồi xem hành vi hoặc hoạt động thần kinh thay đổi như thế nào.
Nhờ đó, một số câu hỏi lớn của khoa học thần kinh có thể được đặt lại theo hướng sâu hơn: không chỉ là "vùng não nào hoạt động?", mà là "nhóm tế bào nào góp phần tạo nên hoạt động ấy và bằng cách nào?"
Ý nghĩa lớn từ một sinh vật nhỏ bé
Điều đáng chú ý trong câu chuyện Nobel 2026 không chỉ nằm ở công nghệ cuối cùng, mà còn ở nguồn gốc của nó.
Một loài tảo đơn bào đã góp phần mở ra công cụ nghiên cứu một trong những hệ thống phức tạp nhất của tự nhiên: bộ não.
Chlamydomonas không phải là một sinh vật có bộ não. Nó chỉ có một cơ chế đơn giản giúp cảm nhận ánh sáng và di chuyển theo hướng phù hợp. Nhưng khi các nhà khoa học hiểu được cơ chế đó, họ phát hiện một protein có thể được chuyển thành công cụ để điều khiển tế bào bằng ánh sáng.
Từ đó, nghiên cứu về tảo được nối với nghiên cứu thần kinh.
Quang di truyền học đã giúp các nhà khoa học từng bước làm rõ vai trò của những mạch thần kinh liên quan đến ký ức, cảm xúc và hành vi. Phương pháp này cũng được sử dụng để khảo sát các mạch thần kinh liên quan đến những rối loạn thần kinh và tâm thần.
Đây là một ví dụ điển hình cho giá trị của nghiên cứu cơ bản: một câu hỏi ban đầu không nhằm tạo ra thuốc hay phương pháp điều trị cụ thể, nhưng việc tìm hiểu một hiện tượng tự nhiên lại tạo ra công cụ có giá trị lớn cho một lĩnh vực khoa học hoàn toàn khác.
Ngoài vai trò trong nghiên cứu, quang di truyền học còn đang được nghiên cứu như một hướng tiếp cận tiềm năng trong phục hồi thị giác cho những người bị suy giảm thị lực.
Tuy nhiên, cần phân biệt giữa triển vọng nghiên cứu và một phương pháp điều trị đã được sử dụng phổ biến. Giá trị đã được khẳng định của quang di truyền học hiện nay trước hết nằm ở việc nó cung cấp cho các nhà khoa học một công cụ có độ chọn lọc cao để nghiên cứu hoạt động của tế bào và các mạch thần kinh.
Minh Khang
