Những loài động thực vật này vẫn có thể chết do các nguyên nhân như thiên tai, bệnh tật hay bị ăn thịt. Bất tử ở đây có nghĩa là nếu tránh được các nguyên nhân trên, chúng chỉ già đi mà không chết.

Theo BBC, một ví dụ điển hình là loài thông bristlecone. Một số cây thuộc loài này ở Bắc Mỹ được xác định đã 5.000 tuổi. Nghiên cứu phấn hoa và hạt giống của các cây thông có tuổi khác nhau, từ 4.700 năm trước tới nay, cho thấy hạt giống và phấn hoa của chúng gần như không có sự đột biến nào đáng kể.

Người ta chỉ có thể phân biệt được các cây lâu đời và mới trồng dựa theo các dấu vết thời gian, thời tiết tàn phá bề ngoài. Ở cấp độ tế bào hoàn toàn không có sự khác biệt. Mô mạch hoạt trong các cổ thụ và mới trồng giống hệt nhau. Cho tới nay các nhà khoa học vẫn chưa lý giải được bí ẩn này.

Hiện có hai giả thuyết giải thích hiện tượng này. Thứ nhất, một số nhà khoa học cho rằng có một quần thể tế bào gốc nằm ở phần rễ và chồi của cây, chịu trách nhiệm sản xuất ra các phần c‌ơ th‌ể mới. Do là tế bào gốc nên nó luôn giữ được sự tươi mới qua hàng thiên niên kỷ. Các tế bào mới phân chia từ tế bào gốc nên mức độ đột biến gần như không có. Theo nhà khoa học Howard Thomas ở đại học Aberystwyth, Anh thì đột biến tế bào cũng là một nguyên nhân làm giảm tuổi thọ.

Giả thuyết thứ hai do Lieven De Veylder, chuyên gia đại học Ghent, Bỉ nêu ra. Theo ông thì yếu tố chính của sự bất tử cũng đến từ một quần thể tế bào gốc, có thể được gọi bằng cái tên "trung tâm tĩnh lặng". Tại đây, các tế bào phân chia với một tỉ lệ rất thấp, nhờ đó mà các tế bào gốc mô vi sinh được giữ nguyên vẹn, không bị biến đổi do các đột biến ADN.

"Duy trì một nhóm tế bào gốc phân chia không thường xuyên có thể là cách lưu giữ bộ bộ gen ’dự phòng’ hoàn hảo cho sự bất tử," De Veylder cho biết. Nhóm nghiên cứu của ông cũng đã phát hiện ra một protein điều khiển họat động của "trung tâm tĩnh lặng" của thực vật, tên là Arabidopsis. Nhờ các protein loại này ngăn cản quá trình lão hóa tế bào mà một số loài thực vật có thể sống hàng ngàn năm. Một số loài thực vật khác tuy cũng có cơ chế này, nhưng các tế bào của chúng hoạt động và phân chia quá nhanh, dẫn đến các cơ quan bị hư hỏng trước khi mô phân sinh kịp thay thế các phần mô chết.

Động vật nói chung có tuổi thọ ngắn hơn thực vật nhiều. Tuy nhiên, có một ngoại lệ là các loài động vật sống bám vào đất như san hô có thể sống tới hơn 4.000 năm.

Năm 2006, các nhà sinh học đã bắt được một con trai biển 507 tuổi ở ven biển Iceland. (Tuổi của trai biển xác định bằng cách đếm các vân trên vỏ của nó, mỗi năm tăng thêm một vân). Một nghiên cứu công bố năm 2012 đã làm sáng tỏ nguyên nhân trai biển có tuổi thọ cao.

Theo đó, trai biển có cấu tạo tế bào khác với các loài động vật khác. Thông thường, các phân tử mang oxy trong c‌ơ th‌ể động vật sẽ phản ứng với màng tế bào, tạo ra một chất phá hủy các thành phần khác của tế bào. Màng tế bào của trai biển có khả năng chống lại sự phá hủy này.

Một số loài động vật bậc thấp với cấu tạo c‌ơ th‌ể đơn giản có thể còn có tuổi thọ cao hơn trai biển. Điển hình là loài động vật thân mềm có họ với sứa, tên là Hydra. Một nhà sinh học đã nuôi một con Hydra trong phòng thí nghiệm 4 năm. Kết quả phân tích sau đó cho thấy, các tế bào của nó hoàn toàn không bị lão hóa.

Hydra, loài động vật bậc thấp có khả năng bất tử. Ảnh: Jan Hamrsky/NPL

Nguyên nhân của hiện tượng này cũng đến từ tế bào gốc. Trong thân thể có kích thước chỉ cỡ 15 mm của Hydra có chứa một số lượng lớn tế bào gốc. Đây là các tế bào có khả năng tái tạo rất mạnh. Cả trong trường hợp Hydra bị tổn thương c‌ơ th‌ể do tai nạn, chúng cũng sẽ phục hồi lại được các phần c‌ơ th‌ể bị mất. Hydra cũng sinh sản vô tính. Nó sử dụng ba quần thể tế bào gốc riêng biệt để tái tạo các mô, hình thành một bản sao hoàn chỉnh. Cả ba quần thể này đều có chung 1 protein tên là FoxO. Các nhà khoa học cho rằng đây chính là protein chống lão hóa, nếu có thể tách được nó ra, Hydra sẽ bị già đi. Đây rất có khả năng là protein chống lão quá của toàn bộ hệ động vật, kể cả con người. Những người sống trên 100 tuổi đều được phát hiện có FoxO trong c‌ơ th‌ể.

Một dạng bất tử khác xuất hiện ở loài sứa. Khi trứng và tin‌ּh trù‌ּng sứa kết hợp với nhau để hình thành một ấu trùng nhỏ, ấu trùng này sẽ không trực tiếp lớn lên thành sứa con. Thay vào đó, nó biến đổi thành một "polyp", tự nhân bản tạo ra các polyp khác. Các polyp này sau đó mới phát triển thành sứa con.

Hầu hết các loài sứa đều có thể tự đảo ngược quá trình này ở bất kỳ giai đoạn nào, để quay trở lại làm polyp, miễn là chưa tới giai đoạn trưởng thành sinh sản. Loài sứa bất tử thì khác, nó có thể quay trở lại làm polyp bất kỳ giai đoạn nào, kể cả khi đã là một con sứa trưởng thành hoàn chỉnh. Đây là khả năng giúp nó bất tử.

Protein FoxO giúp ngăn cản quá trình lão hóa. Ảnh: Ramon Andrade 3DCiencia/SPL

Bất tử cũng xuất hiện ở một số loài sinh sản hữu tính, như tôm hùm Mỹ. Hầu hết các loài động vật đều ngừng phát triển c‌ơ th‌ể khi đạt tới mức trưởng thành sinh sản, nhưng tôm hùm Mỹ thì không. Nó cũng có khả năng tái tạo các phần c‌ơ th‌ể bị mất như thằn lằn mọc lại đuôi.

Đây là hai đặc điểm giúp tuổi thọ thấp nhất của chúng lên tới 140. Tuổi thọ cao của tôm hùm Mỹ còn có thể do ADN. Thông thường, các nhiễm sắc thể dài của động vật có các đầu mút được bao bọc bằng các telomeres, giúp bảo vệ ADN. Nhưng cứ mỗi lần phân chia nhân bản, các telomeres này lại ngắn đi một chút. Telomere càng ngắn thì tuổi thọ càng bị rút xuống.

Tôm hùm Mỹ có thể trì hoãn được quá trình này bằng cách sử dụng một enzyme giúp kéo dài telomeres, tên là telomerase. Nghiên cứu năm 1998 cho thấy enzyme này có trong tất cả mọi bộ phận của tôm hùm. Đây cũng là cơ chế kéo dài tuổi thọ ở các loài động vật bậc cao hơn sứa hay Hydra.

Con người cũng mang enzyme này trong c‌ơ th‌ể. Tuy nhiên, nếu nó kích hoạt cho một loại tế bào tên là Hela, người sẽ bị ung thư. Enzyme telomerase lúc này sẽ giúp khối u phát triển và di căn. Tế bào không lão hóa thực sự có ích cho con người là các tế bào phôi mầm. Đây là các tế bào có vai trò phát sinh ra trứng và tin‌ּh trù‌ּng.

Tôm hùm Mỹ có enzyme bất tử. Ảnh: BBC