Bạn có thể đã thấy vô số hình ảnh về SARS-CoV-2, loại vi-rút corona mới gây ra hơn 70.000 ca tử vong và 1,2 triệu ca mắc COVID-19 trên toàn thế giới. Nhưng nhìn thấy vi-rút là một chuyện, các nhà khoa học hiện có thể giúp bạn nghe thấy nó nữa.
Bằng cách mã hóa từng axit amin trên protein gai của virus SARS-CoV-2 thành các nốt nhạc có cao độ, trường âm và độ to khác nhau, một nhóm các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã tạo ra một bản nhạc có tên: “Bản đối âm của protein gai virus Corona (2019-nCoV)”.
Bản nhạc dài gần hai giờ đã được tải lên tài khoản Sound Cloud của Markus J. Buehler, một nhà khoa học vật liệu tại MIT. Mặc dù bạn có thể thích giai điệu êm dịu và dễ chịu, Buehler nói rằng sự êm dịu là một phần của bản chất “lừa dối” của loại vi-rút này, vì nó âm thầm xâm chiếm, làm chúng ta bị thương và giết chết hàng chục nghìn sinh mạng:
Âm nhạc bạn đang nghe bao gồm tiếng chuông, tiếng đàn dây và tiếng sáo, đôi khi nhẹ nhàng, đôi khi dữ dội. Tất cả đều đại diện cho các khía cạnh khác nhau của cấu trúc protein gai trên bề mặt của vi-rút SARS-CoV-2.
Protein gai là đặc điểm phân biệt của virus corona. Nó nhô ra khỏi lớp vỏ ngoài của virus, tạo thành vương miện và đặt tên cho virus corona. Ở SARS-CoV-2, protein gai có những đột biến đặc biệt khiến nó có khả năng liên kết với tế bào người và lây nhiễm nhiều hơn các loại virus corona khác, bao gồm cả SARS và MERS.
Các gai của virus SARS-CoV-2 có cấu trúc phù hợp với thụ thể gọi là ACE2. Các thụ thể ACE2 tập trung nhiều trên bề mặt tế bào phổi. Do đó, virus này thường xâm nhập vào phổi và gây ra bệnh viêm phổi cấp tính.
Ngoài tế bào phổi, thụ thể ACE2 cũng có trong ruột, thận, tinh hoàn và tim. Tuy nhiên, kỳ lạ thay, virus SARS-CoV-2 không tấn công tim của bệnh nhân.
Giống như tất cả các protein, gai của SARS-CoV-2 được tạo thành từ sự kết hợp của các axit amin. Sử dụng một bộ thuật toán gọi là sonification, các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Massachusetts đã gán từng axit amin này cho một nốt nhạc duy nhất trên thang âm, chuyển đổi toàn bộ protein gai của vi-rút thành một bản nhạc.
“Mặc dù chúng ta không thể nhìn thấy các vật thể nhỏ ở cấp độ nano như protein hoặc các phân tử khác tạo nên hầu hết mọi vật chất sống bao gồm tế bào, mô cũng như các tác nhân gây bệnh như vi-rút, thuật toán của chúng tôi cho phép chúng ta nghe thấy chúng. Tác phẩm này là bản nhạc thể hiện trình tự axit amin và cấu trúc của protein gai trên tác nhân gây bệnh COVID-19, 2019-nCoV”, Buehler viết.
Trong thực tế, các axit amin tạo nên protein gai SARS-CoV-2 có xu hướng cuộn thành hình xoắn ốc hoặc kéo dài thành một dải dài. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng thuật toán để mô hình hóa các đặc tính này thành thời lượng và độ to của từng nốt nhạc. Các rung động phân tử do nhiệt gây ra cũng được mô hình hóa thành một âm thanh riêng biệt.
Buehler giải thích: “Những gì bạn nghe được là âm nhạc được tạo ra từ các thuật toán nhiều lớp bao gồm phổ rung động của toàn bộ protein (được thể hiện qua các thành phần âm sắc và nhịp điệu), trình tự và nếp gấp của các axit amin tạo nên protein gai của vi-rút, cũng như các giai điệu đan xen – tạo thành các điểm đối âm – phản ánh hệ thống phân cấp hình học phức tạp của protein”.
Trong thực tế, các axit amin tạo nên protein gai của SARS-CoV-2 có xu hướng cuộn tròn thành hình xoắn ốc hoặc kéo dài thành một dải dài.
Nhưng tại sao các nhà khoa học lại muốn biến virus thành âm nhạc? Đây không hẳn là một nỗ lực thú vị. Các nhà khoa học MIT giải thích rằng định dạng mới của virus có thể giúp họ tìm ra vị trí trên protein gai SARS-CoV-2 nơi kháng thể hoặc thuốc có thể liên kết để ngăn chặn virus xâm nhập vào tế bào.
Phương pháp này nhanh hơn và trực quan hơn so với các phương pháp nghiên cứu protein thông thường, chẳng hạn như mô hình phân tử mà nhiều nhóm nghiên cứu khác đang thực hiện.
Họ nói thêm rằng bằng cách so sánh chuỗi âm nhạc của protein gai SARS-CoV-2 với cơ sở dữ liệu lớn về các mô phỏng âm nhạc của các protein khác, một ngày nào đó các nhà khoa học có thể tìm ra một loại protein có thể liên kết với protein gai SARS-CoV-2 để ngăn chặn vi-rút, đây sẽ là vắc-xin phòng ngừa COVID-19.
Tất nhiên, bản thân âm nhạc cũng rất thú vị. Các nhà khoa học cho biết họ đã chọn một bộ nhạc cụ, bao gồm sáo và đàn luýt theo phong cách Nhật Bản, để tạo ra những âm thanh dễ nghe, du dương và êm dịu.
“Nghệ thuật âm nhạc này dạy chúng ta điều gì đó về ranh giới giữa vẻ đẹp của sự sống và cái chết như hai cực đối lập. Khi bạn lắng nghe loại protein này, bạn sẽ thấy rằng cấu trúc phức tạp của nó tạo ra những âm thanh cực kỳ thú vị, dễ chịu và thư giãn”, Buehler giải thích.
“Nó không thực sự truyền tải cái chết mà loại protein đặc biệt này đang lan truyền khắp thế giới. Âm nhạc này cho thấy bản chất lừa dối của loại vi-rút, cách nó xâm nhập vào cơ thể chúng ta để sinh sôi và làm tổn thương chúng ta trên đường đi. Vì vậy, âm nhạc là phép ẩn dụ cho bản chất của vi-rút, nó lừa dối vật chủ và lợi dụng con người để sinh sôi.”
Tài liệu tham khảo Khoa học