Salvador Luria

1.1. Thời thơ ấu và Giáo dục

Luria, tên khai sinh là Salvatore Luria, là con trai của ông bà Davide và Ester (Sacerdote) Luria. Ông theo học trường y tại Đại học Torino và tốt nghiệp vào năm 1935. Trong thời gian học tại đây, ông đã có cơ hội học tập cùng Giuseppe Levi và gặp gỡ hai nhà khoa học sau này cũng đoạt giải Nobel là Rita Levi-Montalcini và Renato Dulbecco. Hệ thống giáo dục đại học của Ý vào thời điểm đó không cấp bằng thạc sĩ hay tiến sĩ, nhưng rất chọn lọc. Từ năm 1936 đến 1937, Luria hoàn thành nghĩa vụ quân sự bắt buộc trong quân đội Ý với tư cách là một sĩ quan y tế. Sau đó, ông tham gia các lớp học về X quang tại Đại học Rome La Sapienza. Chính tại đây, ông đã tiếp cận các lý thuyết của Max Delbrück về gene như một phân tử và bắt đầu hình thành các phương pháp để kiểm tra lý thuyết di truyền bằng cách sử dụng bacteriophage (phage), những virus chuyên lây nhiễm vi khuẩn.

1.2. Hoạt động tại Châu Âu và Di cư

Năm 1938, Luria nhận được học bổng để nghiên cứu tại Hoa Kỳ, với ý định hợp tác cùng Max Delbrück. Tuy nhiên, ngay sau khi ông nhận được học bổng, chế độ phát xít của Benito Mussolini đã ban hành lệnh cấm người Do Thái tham gia các chương trình nghiên cứu học thuật. Không còn nguồn tài trợ cho công việc ở cả Ý và Hoa Kỳ, Luria buộc phải rời quê hương đến Paris, Pháp vào năm 1938. Khi quân đội Đức Quốc Xã xâm lược Pháp vào năm 1940, Luria đã phải đạp xe đến Marseille để xin được thị thực nhập cư vào Hoa Kỳ. Ông đến Thành phố New York vào ngày 12 tháng 9 năm 1940 và nhanh chóng đổi tên đệm và tên riêng của mình thành Salvador Edward Luria. Với sự giúp đỡ của nhà vật lý Enrico Fermi, người mà ông quen biết từ thời Đại học Rome, Luria đã nhận được học bổng của Quỹ Rockefeller tại Đại học Columbia.

2.1. Tiên phong trong Nghiên cứu Phage

Sau khi đến Hoa Kỳ, Luria nhanh chóng gặp gỡ Max Delbrück và Alfred Hershey, và họ đã cùng nhau hợp tác trong các thí nghiệm tại Phòng thí nghiệm Cold Spring Harbor và phòng thí nghiệm của Delbrück tại Đại học Vanderbilt. Luria đóng vai trò tiên phong trong việc sử dụng bacteriophage (phage) như một công cụ nghiên cứu di truyền học. Ông đã nỗ lực ban đầu trong việc hình thành lý thuyết về gene như một phân tử, một ý tưởng mang tính cách mạng vào thời điểm đó. Từ năm 1943 đến 1950, ông làm việc tại Đại học Indiana Bloomington. Sinh viên cao học đầu tiên của ông là James D. Watson, người sau này đã cùng Francis Crick khám phá ra cấu trúc của DNA. Vào tháng 1 năm 1947, Luria chính thức trở thành công dân Hoa Kỳ.

2.2. Thí nghiệm Luria-Delbrück

Một trong những công trình nổi tiếng nhất của Luria là thí nghiệm mà ông thực hiện cùng với Max Delbrück vào năm 1943, được biết đến với tên gọi Thí nghiệm Luria-Delbrück. Thí nghiệm này đã chứng minh một cách thống kê rằng sự di truyền ở vi khuẩn tuân theo các nguyên tắc của Darwin chứ không phải Lamarck. Họ chỉ ra rằng các đột biến ở vi khuẩn xảy ra một cách ngẫu nhiên, và vi khuẩn đột biến có thể phát triển khả năng kháng virus ngay cả khi không có sự hiện diện của virus. Ý tưởng rằng chọn lọc tự nhiên cũng tác động đến vi khuẩn có những hệ quả sâu sắc, ví dụ, nó giải thích cách vi khuẩn phát triển kháng kháng sinh.

2.3. Hiệu ứng Luria-Laterjet và Khám phá Enzyme Cắt

Năm 1947, Luria và Latarjet đã công bố một phân tích định lượng về ảnh hưởng của tia cực tím lên sự nhân lên của bacteriophage trong quá trình phát triển nội bào. Họ phát hiện ra rằng trong giai đoạn đầu của quá trình nhiễm trùng, khả năng kháng tia cực tím của bacteriophage tăng lên, sau đó lại giảm xuống. Mẫu hình này được gọi là hiệu ứng Luria-Laterjet. Vào thời điểm công bố, vai trò trung tâm của DNA trong sinh học còn ít được biết đến. Các nghiên cứu sau này đã xác định rằng nhiều con đường sửa chữa DNA cụ thể, được mã hóa bởi bacteriophage gây nhiễm, đã góp phần làm tăng khả năng kháng tia cực tím trong giai đoạn đầu nhiễm trùng.

Vào đầu những năm 1950, khi làm việc tại Đại học Illinois Urbana-Champaign, Luria cùng với Giuseppe Bertani đã khám phá ra hiện tượng giới hạn và biến đổi do vật chủ kiểm soát của virus vi khuẩn. Họ quan sát thấy rằng một chủng E. coli có thể làm giảm đáng kể sự sản xuất phage được nuôi cấy trong các chủng khác. Tuy nhiên, một khi phage đã thích nghi với chủng đó, khả năng phát triển của chúng trong các chủng khác cũng bị hạn chế. Các nhà nghiên cứu sau này đã phát hiện ra rằng vi khuẩn sản xuất các enzyme cắt DNA của virus tại các trình tự cụ thể nhưng không cắt DNA của chính chúng, vốn được bảo vệ bởi sự methyl hóa. Những enzyme này được gọi là enzyme cắt giới hạn (restriction enzyme) và đã trở thành một trong những công cụ sinh học phân tử chính yếu.

2.4. Nghiên cứu sau này: Màng Tế bào và Bacteriocin

Năm 1959, Luria trở thành chủ nhiệm khoa Vi sinh vật tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT). Tại MIT, ông chuyển hướng nghiên cứu từ phage sang màng tế bào và bacteriocin. Trong thời gian nghỉ phép nghiên cứu (sabbatical) năm 1963 tại Viện Pasteur ở Paris, ông phát hiện ra rằng bacteriocin làm suy yếu chức năng của màng tế bào. Khi trở lại MIT, phòng thí nghiệm của ông đã khám phá ra rằng bacteriocin đạt được điều này bằng cách tạo ra các lỗ trên màng tế bào, cho phép ion đi qua và phá hủy gradient điện hóa của tế bào. Năm 1972, ông trở thành chủ nhiệm Trung tâm Nghiên cứu Ung thư tại MIT. Khoa mà ông thành lập đã bao gồm nhiều nhà khoa học sau này đoạt giải Nobel như David Baltimore, Susumu Tonegawa, Phillip Allen Sharp và H. Robert Horvitz.

3.1. Giải Nobel Sinh lý học hoặc Y học

Năm 1969, Salvador Luria đã được trao Giải Nobel Sinh lý học hoặc Y học cùng với Max Delbrück và Alfred Hershey. Giải thưởng này được trao để vinh danh những khám phá của họ về cơ chế sao chép và cấu trúc di truyền của virus, một cột mốc quan trọng trong sự phát triển của sinh học phân tử.

3.2. Các Giải thưởng và Tư cách Thành viên Quan trọng Khác

Ngoài giải Nobel, Luria còn nhận được nhiều giải thưởng và sự công nhận khác:

• Năm 1959, ông được bầu vào Viện Hàn lâm Khoa học và Nghệ thuật Hoa Kỳ.
• Năm 1960, ông trở thành thành viên của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ.
• Năm 1964, ông được bầu vào Hội Triết học Hoa Kỳ.
• Từ năm 1968 đến 1969, ông giữ chức chủ tịch Hiệp hội Vi sinh vật Hoa Kỳ.
• Năm 1969, ông được trao Giải Louisa Gross Horwitz từ Đại học Columbia cùng với Max Delbrück.
• Năm 1974, ông đoạt Giải Sách Quốc gia Hoa Kỳ ở hạng mục Khoa học cho cuốn sách khoa học phổ thông nổi tiếng của mình, Life: the Unfinished Experiment.
• Năm 1991, ông được trao Huân chương Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ.

6.1. Tác động đối với Cộng đồng Khoa học

Các công trình nghiên cứu của Luria về bacteriophage và cơ chế di truyền của virus đã đặt nền móng vững chắc cho sự phát triển của sinh học phân tử. Thí nghiệm Luria-Delbrück đã chứng minh nguyên tắc đột biến ngẫu nhiên ở vi khuẩn, mở ra hiểu biết về sự phát triển kháng kháng sinh và củng cố thuyết tiến hóa Darwinian ở cấp độ vi sinh vật. Khám phá về hiện tượng giới hạn và biến đổi do vật chủ kiểm soát đã dẫn đến việc phát hiện ra enzyme cắt giới hạn, một công cụ không thể thiếu trong kỹ thuật di truyền và công nghệ sinh học hiện đại. Những đóng góp này đã thay đổi cách các nhà khoa học tiếp cận nghiên cứu về gene, virus và vi khuẩn.

6.2. Đào tạo Thế hệ Nhà khoa học Tương lai

Luria được biết đến là một người thầy và người cố vấn xuất sắc. Trong số các sinh viên và cộng sự của ông, nhiều người đã trở thành những nhà khoa học nổi tiếng và thậm chí đoạt giải Nobel. James D. Watson, người cùng khám phá cấu trúc DNA, là sinh viên cao học đầu tiên của Luria tại Đại học Indiana. Sau này, khi Luria làm chủ nhiệm Trung tâm Nghiên cứu Ung thư tại MIT, ông đã đào tạo nhiều nhà khoa học tài năng khác, bao gồm các người đoạt giải Nobel như David Baltimore, Susumu Tonegawa, Phillip Allen Sharp và H. Robert Horvitz. Vai trò của ông trong việc định hình tư duy khoa học và hướng dẫn các nhà nghiên cứu trẻ đã để lại một di sản giáo dục vô cùng quý giá.