Lần đầu tiên chiết xuất thành công DNA côn trùng được nhúng trong hổ phách
Các nhà khoa học cho biết đã thu được các đoạn DNA từ bọ cánh cứng bị mắc kẹt trong nhựa cây được tìm thấy ở Madagascar.
Thực tế những con côn trùng bị mắc kẹt đã chết chỉ vài năm trước tuy nhiên, nghiên cứu mới cho thấy rằng, sau nhiều suy đoán, người ta có thể thu thập và nghiên cứu cấu tạo gene của các sinh vật được tìm thấy trong nhựa cây.
“Thay vì tìm kiếm DNA trong hổ phách 100 triệu năm tuổi hoặc hơn để kỳ vọng về sự sống lại của khủng long, chúng ta nên bắt đầu bằng cách phát hiện nó trong côn trùng bị mắc kẹt vài năm trước trong nhựa thông. Kết quả mới của chúng tôi cho thấy thực sự có thể nghiên cứu về mặt di truyền các sinh vật được nhúng trong nhựa thông, mặc dù chúng tôi chưa biết giới hạn thời gian”, David Peris, tác giả nghiên cứu từ Viện cho Khoa học Địa chất và Khí tượng học tại Đại học Bonn, cho biết.
Được đăng tải trên tạp chí PLOS One, các nhà cổ sinh vật học và vi sinh vật học từ Đại học Bonn ở Đức cho biết đã lấy được hai mẫu nhựa cây từ cây Hymenaea verrucosa ở Madagascar có chứa một số loài bọ ambrosia bị mắc kẹt trong nhựa khi nó vẫn còn dính.
Hai mẫu thử có độ tuổi từ hai đến sáu năm. Sau khi lấy vật liệu từ bên trong nhựa rắn, họ đã sử dụng một kỹ thuật được gọi là phản ứng chuỗi polymerase (PCR) để nhân lên vật liệu di truyền trong ống nghiệm, khẳng định hy vọng của họ rằng các đoạn DNA vẫn được bảo tồn trong các sinh vật nhúng trong nhựa cây.
Những nỗ lực trước đây để thu thập vật liệu di truyền từ động vật bên trong nhựa cây đã sử dụng chloroform hoặc cồn 70% như một phần của quá trình chiết xuất. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu trong dự án này nhận ra rằng điều này đã phản ứng với nhựa và làm tổn hại đến DNA. Thay vào đó, nghiên cứu mới cho thấy các nhà nghiên cứu chọn một phương pháp được điều chỉnh một chút, sử dụng hơn 80% ethanol và đảm bảo các mẫu tránh được bất kỳ sự ô nhiễm nào từ môi trường hiện đại.
Các mẫu trong nghiên cứu này chỉ mới vài năm tuổi vì vậy vẫn chưa rõ liệu có thể áp dụng kỹ thuật này cho các mẫu cũ hơn hay không, chứ chưa nói đến các mẫu thời tiền sử.
Nghiên cứu cho thấy rằng nước dường như vẫn được nhúng trong các mẫu lâu hơn người ta nghĩ, điều này có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến sự ổn định của DNA. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ xây dựng dự án này bằng cách tìm ra giới hạn trên về thời gian DNA có thể tồn tại trong nhựa cây bằng cách sử dụng các phương pháp “ giải trình tự thế hệ tiếp theo” nhạy hơn.
“Việc điều tra giới hạn thời gian bảo tồn DNA và nhiều vấn đề liên quan khác là mục tiêu của các thí nghiệm trong tương lai”, Kathrin Janssen, một tác giả nghiên cứu từ Viện Vi sinh Y tế tại Bonn, thông tin.
Lần đầu giải trình tự nấm penicillin của Alexander Fleming
Nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Hoàng gia London giải trình tự loại nấm mốc thuộc họ Penicillium do chính cha đẻ của thuốc kháng sinh nuôi cấy.
Nấm nuôi cấy từ mẫu vật của Alexander Fleming. Ảnh: CABI.
Các nhà nghiên cứu Anh sử dụng mẫu vật đông lạnh từ chủng nấm ban đầu do bác sĩ kiêm nhà vi sinh vật học Alexander Fleming tình cờ nuôi cấy ở London năm 1928, sau đó so sánh với chủng nấm hiện đại sử dụng trong sản xuất công nghiệp. Mẫu vật chủng nấm của Fleming được giữ lạnh trong bộ sưu tập tại Trung tâm Nông nghiệp và Sinh học Quốc tế tại Oxfordshire, Anh. Nhóm nghiên cứu nhận thấy chủng nấm Anh sử dụng phương pháp sản sinh penicillin hơi khác biệt so với các chủng hiện nay trong sản xuất kháng sinh ở Mỹ. Họ công bố kết quả nghiên cứu hôm 24/9 trên tạp chí Scientific Reports.
Fleming phát hiện loại kháng sinh đầu tiên trên thế giới khi một loài nấm mốc thuộc họ Penicillium mọc tình cờ trong đĩa petri ở phòng thí nghiệm của ông tại Trường Y Bệnh viện St. Mary, ngày nay thuộc Đại học Hoàng gia London. Fleming quan sát đĩa cạn gần cửa sổ để mở bị nhiễm nấm. Tụ cầu khuẩn mà ông nuôi cấy trong kỳ nghỉ tới Suffolk đã chết khi loại nấm này mọc. Ngược lại, những đám tụ cầu khuẩn mọc xa chỗ nấm vẫn nguyên vẹn.
Fleming được trao giải Nobel Y sinh năm 1945 cho công trình về penicillin và thuốc kháng sinh, cùng với đồng nghiệp Ernst Chain và Howard Florey. Dù chủng nấm của Fleming được xem như "nguồn ban đầu" của penicillin, việc sản xuất kháng sinh ở Mỹ nhanh chóng chuyển sang sử dụng loại nấm khác mọc trong dưa ruột vàng. Hơn nữa, loại nấm tự nhiên này cũng thay đổi theo thời gian do các nhà sản xuất thuốc chọn lọc nhân tạo những chủng sản sinh lượng penicillin cao hơn.
Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học nuôi nấm từ mẫu vật ban đầu của Fleming. Ban đầu, họ định sử dụng chủng nấm trong một số thí nghiệm khác nhau, theo nhà sinh vật học tiến hóa Timothy Barraclough ở Đại học Hoàng gia London và Đại học Oxford. Nhưng họ bất ngờ nhận ra chưa có ai giải trình tự gene của nấm penicillium nguyên bản dù nó có ý nghĩa quan trọng đối với lĩnh vực y học.
Giáo sư Barraclough và cộng sự tập trung vào hai loại gene, một loại mã hóa enzyme mà nấm sử dụng để sản sinh penicillin và một loại điều phối các enzyme đó. Họ nhận thấy cả chủng nấm ở Anh của Fleming và chủng dùng trong sản xuất công nghiệp đều có cùng mã gene điều phối, nhưng loại sau có nhiều bản sao gene điều phối hơn, khiến nó phù hợp để sản xuất thuốc hơn.
Ngoài ra, nhóm nghiên cứu phát hiện gene mã hóa enzyme sản sinh penicillin khác biệt giữa hai chủng cô lập ở Anh và Mỹ. Điều này hé lộ penicillium tự nhiên tiến hóa khác biệt giữa hai nước, dẫn đến các phiên bản enzyme hơi khác nhau. Do nấm mốc như Penicillium tiết ra kháng sinh để chống lại vi khuẩn, nhiều khả năng chủng ở Anh và Mỹ khác biệt bởi chúng cần thích nghi nhằm chiến đấu tốt nhất với quần thể vi khuẩn ở địa phương.
Gene lặn của người Neanderthal khiến chúng ta nhạy cảm hơn với vết đau Dấu vết của tổ tiên Neanderthal vẫn còn sót lại trong bộ gen người hiện đại trên khắp thế giới. Người Neanderthal có thể có cảm giác đau mạnh hơn người bình thường ngày nay. Nghiên cứu mới đây cho biết một gen hiếm và lặn của người Neanderthal có thể khiến cho một số người nhạy cảm hơn với cảm giác đau....