Loài gấu nước mới tiết lộ bí quyết ‘bất tử’
Việc tìm hiểu các gen giúp sinh vật tí hon này kháng bức xạ có thể mở ra nhiều ứng dụng, từ điều trị ung thư đến thám hiểm vũ trụ.
Gấu nước – Động vật chân khớp tardigrada nhỏ bé sống ở dưới nước. Ảnh: Earth Life
Một loài tardigrade (gấu nước) mới được phát hiện đang giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn điều gì khiến sinh vật 8 chân tí hon này có khả năng chống chịu bức xạ phi thường.
Tardigrade, còn gọi là gấu nước, từ lâu đã khiến giới khoa học say mê bởi khả năng tồn tại trong điều kiện khắc nghiệt, bao gồm cả mức bức xạ cao gấp gần 1.000 lần liều gây t.ử von.g cho con người. Trong số khoảng 1.500 loài tardigrade đã biết, chỉ một số ít được nghiên cứu kỹ.
Giờ đây, các nhà khoa học đã giải mã bộ gen của một loài mới và hé lộ cơ chế phân tử tạo nên sức bền phi thường của sinh vật này. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science ngày 24/10 đã xác định hàng nghìn gen tardigrade hoạt động mạnh mẽ hơn khi tiếp xúc với bức xạ. Những quá trình này cho thấy một hệ thống phòng thủ tinh vi, vừa bảo vệ DNA khỏi tổn thương do bức xạ, vừa sửa chữa các đứt gãy nếu xảy ra.
Video đang HOT
Các tác giả hy vọng những hiểu biết này có thể được ứng dụng để bảo vệ phi hành gia khỏi bức xạ trong các nhiệm vụ vũ trụ, xử lý ô nhiễm hạt nhân hoặc cải thiện điều trị ung thư.
“Khám phá này có thể giúp tăng cường khả năng chống chịu stress của tế bào người, mang lại lợi ích cho bệnh nhân xạ trị”, Tiến sĩ Lingqiang Zhang, nhà sinh học phân tử và tế bào tại Viện Lifeomics Bắc Kinh, đồng tác giả nghiên cứu cho biết.
Các gen “bất tử”
Khoảng 6 năm trước, Zhang và cộng sự đã tới núi Funiu (Phục Ngưu) ở tỉnh Hà Nam, Trung Quốc để thu thập mẫu rêu. Dưới kính hiển vi trong phòng thí nghiệm, họ phát hiện một loài tardigrade chưa được ghi nhận, đặt tên là Hypsibius henanensis. Giải trình tự gen cho thấy loài này có 14.701 gen, trong đó 30% là độc nhất ở tardigrade.
Khi các nhà nghiên cứu cho H. henanensis tiếp xúc với liều bức xạ 200 và 2.000 gray – vượt xa ngưỡng sinh tồn của con người – họ phát hiện 2.801 gen liên quan đến sửa chữa DNA, phân bào và đáp ứng miễn dịch trở nên hoạt động.
“Giống như thời chiến, các nhà máy được cải tạo để chỉ sản xuất đạn dược. Mức độ tái cơ cấu biểu hiện gen gần như tương tự vậy”, Bob Goldstein, nhà sinh học tế bào tại Đại học Bắc Carolina ở Chapel Hill, người đã nghiên cứu tardigrade 25 năm, nhận xét. “Chúng tôi bị cuốn hút bởi cách một sinh vật thay đổi biểu hiện gen đến mức tạo ra lượng phiên mã lớn như vậy cho các gen cụ thể.”
Một trong những gen này, gọi là TRID1, mã hóa protein giúp sửa chữa các đứt gãy kép trong DNA bằng cách thu hút các protein chuyên biệt tới vị trí tổn thương. “Đây là gen mới mà theo tôi biết, chưa ai nghiên cứu”, ông Goldstein nói.
Các nhà nghiên cứu cũng ước tính 0,5-3,1% gen của tardigrade được tiếp nhận từ sinh vật khác thông qua quá trình gọi là truyền gen ngang. Gen DODA1, có vẻ được tiếp nhận từ vi khuẩn, giúp tardigrade sản xuất bốn loại sắc tố chống oxy hóa gọi là betalain. Những sắc tố này có thể loại bỏ một số hóa chất phản ứng có hại do bức xạ tạo ra trong tế bào, chiếm 60-70% tác động gây hại của bức xạ.
Các tác giả đã xử lý tế bào người bằng một trong những betalain của tardigrade và nhận thấy chúng sống sót tốt hơn nhiều so với tế bào không được xử lý khi tiếp xúc với bức xạ.
Tiềm năng chế tạo thuố.c không cần hạn sử dụng
Nghiên cứu cơ chế phân tử giúp tardigrade chống chịu các điều kiện khắc nghiệt khác như nhiệt độ cực đoan, thiếu không khí, mất nước và đói có thể có nhiều ứng dụng. Ví dụ, nó có thể cải thiện thời hạn sử dụng của các chất dễ hỏng như vắc xin. “Mọi loại thuố.c đều có hạn sử dụng – tardigrade thì không”, TS Goldstein nói.
Nadja Mbjerg, nhà sinh lý học động vật tại Đại học Copenhagen, cho rằng việc so sánh những cơ chế này giữa các loài tardigrade khác nhau là phần quan trọng của nghiên cứu. “Chúng ta vẫn thiếu kiến thức về các loài tardigrade khác nhau chưa được khám phá”, bà nói.
Còn theo ông Goldstein, gấu nước chứa cả kho tàng các chất bảo vệ chưa được khám phá hết. “Mục tiêu của chúng tôi là tìm hiểu cơ chế hoạt động và khai thác tiềm năng của những chất này”, ông nhận định.
Nga ra mắt UAV 'Ngày tận thế'
Nga đã phát triển một "thiết bị bay không người lái (UAV) ngày tận thế" có khả năng thực hiện các nhiệm vụ trinh sát trong trường hợp xảy ra chiến tranh hạt nhân.
Một quân nhân Nga thuộc Lực lượng Zapad tham dự khóa huấn luyện thiết bị bay không người lái góc nhìn thứ nhất (FPV). Ảnh: Sputnik
Trong một cuộc phỏng vấn với hãng thông tấn Nga (TASS) vào ngày 3/8, Giám đốc Trung tâm Giải pháp Không người lái Toàn diện Dmitry Kuzyakin cho biết trung tâm đã tạo ra một thiết bị bay không người lái có tên là UAV "Khrust" có thể được sử dụng để theo dõi mức độ bức xạ và đảm bảo an toàn cho nhân viên trong môi trường có khả năng bị ô nhiễm.
Giám đốc Kuzyakin giải thích "Khrust" là một thiết bị bay không người lái nhỏ được trang bị nhiều loại thiết bị khác nhau. Ông lưu ý UAV góc nhìn thứ nhất này có khả năng cơ động cao và có thể khám phá mọi ngóc ngách trong khi mang theo cảm biến phát hiện chất độc hại hoặc máy đo liều lượng đặc biệt.
Giám đốc Kuzyakin tiết lộ UAV "ngày tận thế" có thể bay trên không 20 phút trong khi chủ động tìm kiếm và được dẫn đường trong phạm vi bay từ 500m đến 2km, tùy thuộc vào mức độ nhiễm xạ của khu vực.
Chiếc UAV này có thể được triển khai chỉ trong vòng 30 giây và được điều khiển từ xa. UAV có thể kiểm tra mức độ nhiễm xạ dọc theo tuyến đường qua các khu vực bị tấ.n côn.g hạt nhân, cũng như phân tích tâm chấn của các cuộc tấ.n côn.g hạt nhân ở các thành phố và trên mặt đất.
Kuzyakin thừa nhận Nga đã sở hữu các UAV có khả năng tiến hành trinh sát phóng xạ, hóa học và sinh học, nhưng hiện nay chúng vẫn rất đắt đỏ và thời gian triển khai mất nhiều thời gian, trong khi quân đội rất cần đán.h giá tình hình thực địa càng nhanh càng tốt.
UAV đã trở thành vũ khí chủ lực trong cuộc xung đột giữa Nga và Ukraine. Hai bên sử dụng UAV để trinh sát, kiểm soát hỏa lực, hỗ trợ trên không tầm gần và tấ.n côn.g tầm xa vào cơ sở hạ tầng.
Phát hiện graphen tự nhiên trong mẫu đất từ Mặt Trăng Qua quan sát và phân tích, các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã lần đầu tiên phát hiện được graphene ít lớp tự nhiên trong các mẫu đất từ Mặt Trăng do tàu vũ trụ Thường Nga 5 (Chang'e-5) mang về Trái Đất. Tàu vũ trụ Thường Nga-6, mang theo mẫu vật thu thập từ phần tối của Mặt Trăng, rời bề mặt...