Một số loài giun được lập trình tự hủy diệt di truyền

Một số loài giun có xu hướng di truyền tình trạng chết sớm trước khi đến tuổi già, để giảm nhu cầu thức ăn nhằm mang lại lợi ích cho quần thể – nghiên cứu mới của Đại học College London (UCL) cho hay.

Mô hình nghiên cứu này được công bố trên Aging Cell, đã cung cấp bằng chứng đầu tiên về cái chết có tính thích nghi được lập trình từ trước ở một loài động vật đã tiến hóa vì lợi ích của cộng đồng.

Trưởng nhóm tác giả – Giáo sư David Gems (UCL) cho rằng: Theo thuyết tiến hóa, cái chết vị tha nhằm nhường lại thức ăn cho đồng loại thường không thể phát triển. Bởi vì những cá thể khác nếu sống lâu hơn sẽ tiêu thụ tài nguyên do những cá thể chết sớm để lại và sẽ có sự sống vượt trội hơn, đây gọi là “bi kịch của nguồn lực chung”.

“Tuy nhiên, gần đây người ta phát hiện ra rằng loài giun tròn C. Elegans sống tự nhiên theo đàn gồm những con giun giống hệt nhau, điều này sẽ ngăn chặn chúng không bị những con giun có các gen khác sống lâu hơn thôn tính”.

Theo giải thích của nhóm nghiên cứu, lúc đầu những người theo thuyết tiến hóa đã tin rằng sự lão hóa đã được tiến hóa để giảm dân số nhằm tăng khả năng cung cấp thức ăn cho những con trẻ hơn, nhưng các nhà khoa học đã chứng minh điều này không đúng đối với hầu hết các loài, bởi những cá thể “không vị tha” sống lâu hơn sẽ được lựa chọn bởi chọn lọc tự nhiên.

Tuy nhiên, có một số sinh vật nhất định dường như sở hữu “hệ lập trình” tự hủy diệt, ngăn không cho chúng sống quá một độ tuổi nhất định. Ví dụ như đối với giun tròn nhỏ C. Elegans, sự đột biến ở một số gen đặc biệt – có lẽ là “tắt” hệ thống lập trình rút ngắn tuổi thọ – có thể làm tăng tuổi thọ của chúng một cách ồ ạt.

Trong nghiên cứu gần đây, các nhà khoa học tại UCL đã điều tra các chi tiết cụ thể về vòng đời của loài giun tròn C. Elegans để hiểu tại sao cái chết được lập trình có thể hình thành trên loài này, bằng cách đưa lên các mô hình máy tính về quần thể C. Elegans sống trong điều kiện thiếu thức ăn. Họ đã kiểm tra liệu tuổi thọ ngắn hơn có làm tăng khả năng sinh sản của các quần thể hay không.

Họ phát hiện ra rằng, tuổi thọ ngắn hơn cũng như nhịp sinh sản ngắn hơn và giảm tỷ lệ cho ăn đối với cá thể trưởng thành sẽ làm tăng khả năng sinh sản của quần thể.

Tác giả đứng đầu nhóm nghiên cứu, Tiến sĩ Evgeniy Galimow (UCL) cho rằng: “Trong nhiều năm qua, cái chết được lập trình của tế bào được biết đến là mang lại nhiều lợi ích cho các sinh vật sống, nhưng đến bây giờ chúng ta mới có thể nhận ra rằng cái chết được lập trình của sinh vật cũng có thể mang lại lợi ích cho các quần thể động vật”.

Những phát hiện này có ý nghĩa quan trọng đối với các nghiên cứu về sinh học của sự lão hóa, phần lớn nghiên cứu được thực hiện ở loài giun tròn C. Elegands. Những loài khác có hệ gen tương tự với gen của loài giun bị rút ngắn tuổi thọ có thể xuất hiện các loại bệnh ở giai đoạn cuối đời, vì thế việc nghiên cứu sâu hơn về chức năng này của các gen có thể đóng góp những hiểu biết quan trong trong y học.

Tuy nhiên các nhà nghiên cứu cảnh báo rằng những nghiên cứu mới nhất của họ chỉ đặc trưng cho những loài giun tròn có vòng đời phù hợp với cơ chế thích nghi như vậy.

Giáo sư Gems cho biết: “Những phát hiện của nhóm nghiên cứu phù hợp với lý thuyết cũ rằng lão hóa cũng có một số lợi ích theo cách nào đó, vì chúng cho thấy cách làm tăng lượng thức ăn cho đồng loại bằng cách chết sớm có thể là một chiến lược khả thi. Tuy nhiên cái chết thích nghi chỉ có thể tiến hóa trong một số điều kiện đặc biệt, khi mà số lượng cá thể loài liên quan chặt chẽ với nhau và không trộn lẫn với những loài ngoại lai.

Vì vậy, có thể dự đoán điều này sẽ không áp dụng cho con người, thế nhưng dường như nó cũng xảy ra nhiều ở các quần thể vi sinh vật”. Tiến sĩ Galimov giải thích thêm: “có vẻ như cái chết thích nghi có xảy ra với một số loại cá hồi, chúng sinh sản và chết với số lượng rất lớn ở thượng nguồn các dòng sông. Người ta đã chứng minh rằng xác cá hồi chết nuôi dưỡng cho cá con. Chúng ta gọi đây là một hình thức cái chết thích nghi để giảm sinh khối”.

Nhóm nghiên cứu cho biết, các giai đoạn nghiên cứu tiếp theo của họ sẽ tập trung vào các quần thể C. Elegans thực tế để kiểm chứng các hành vi được dự đoán bởi mô hình máy tính, và từ đó xây dựng các mô hình thực tế hơn để hiểu về cái chết thích nghi.

Ngọc Anh