Loài giun 18 triệu năm không cần giao phối

Loài giun vô tính Diploscapter pachys đã tồn tại 18 triệu năm. Ảnh: Bussiness Insider.

Các nhà khoa học thành công phân tích gene một loài giun không giao phối mà hoàn toàn tự nhân bản xuất hiện từ 18 triệu năm trước, Bussiness Insider hôm nay đưa tin.

Đây là một trong những loài vô tính cổ xưa nhất còn tồn tại đến nay. Nghiên cứu cũng lý giải nguyên nhân loài giun này vượt qua sự tuyệt chủng mà các sinh vật vô tính khác thường gặp.

"Từ lâu các nhà khoa học đã cố gắng tìm hiểu tại sao một số loài vật có thể tồn tại hàng triệu năm mà không cần giao phối, vì hành vi 'ăn chay' khắt khe kéo dài này rất hiếm gặp trong thế giới động vật", David Fitch, giáo sư sinh học tại Đại học New York, cho biết.

"Hiện tượng này là một bước tiến lớn để hiểu hơn về di truyền học tiến hóa, vì nó đi ngược lại quan niệm thông thường cho rằng sinh vật cần giao phối để loại bỏ các đột biến có hại và thích nghi với môi trường thay đổi", ông nói thêm.

Việc thừa hưởng bản sao gene từ cả bố và mẹ thường rất có lợi đối với động vật vì nó giúp ngăn ngừa sự tích lũy các đột biến có hại. Do đó, nguyên nhân một số loài vật đơn tính vẫn tồn tại qua nhiều thế hệ là bí ẩn sinh học từ lâu chưa tìm ra lời giải.

"Trong dài hạn, sinh con qua giao phối cho phép thế hệ sau dần thích nghi với các thay đổi môi trường, vì quá trình này tạo ra sự đa dạng qua việc sắp xếp lại hoặc tái tổ hợp gene. Tuy nhiên, việc tái sắp xếp như vậy không xảy ra ở những loài vô tính nên chúng có xu hướng tuyệt chủng nhanh chóng", Fitch giải thích.

Loài vật các nhà khoa học phân tích lần này có tên Diploscapter pachys (D. pachys), một loại giun đũa nhỏ, trong suốt, vô tính, sống tự do, còn gọi là giun tròn. Nó thuộc họ gần với Caenorhabditis elegans (C. elegans), một sinh vật giao phối thường dùng trong nghiên cứu y sinh.

Giun Caenorhabditis elegans thường dùng trong nghiên cứu y sinh. Ảnh: Wikipedia.

Khi nghiên cứu kỹ hơn cách D. pachys sinh sản, các nhà khoa học phát hiện quá trình tạo tế bào mầm đã được thay đổi để ngăn chặn sự tái tổ hợp, điều diễn ra phổ biến ở nhiều sinh vật vô tính khác. "Về cơ bản, chúng tự nhân bản chính mình", Fitch khẳng định.

Ngoài ra, nhóm nghiên cứu cũng ngạc nhiên khi phát hiện các bản sao vô tính của D. pachys chỉ chứa một cặp nhiễm sắc thể duy nhất. Các cặp nhiễm sắc thể đơn như vậy cực kỳ hiếm ở những sinh vật bậc cao hơn. Trên thế giới mới chỉ phát hiện hai loài khác có một cặp nhiễm sắc thể đơn. Kể cả những loài tương tự D. pachys, ví dụ như C. elegans, cũng có từ 5 - 7 nhiễm sắc thể.

Tiếp theo, nhóm nghiên cứu phân tích bộ di truyền của loài giun này. Họ muốn kiểm tra cấu trúc của nhiễm sắc thể đơn xem nó xuất hiện khi các nhiễm sắc thể khác biến mất, hay thực ra đó là nhiều nhiễm sắc thể di truyền hợp lại.

Họ phát hiện, D. pachys bỏ qua sự tái tổ hợp và giảm phân, quá trình chia đôi nhiễm sắc thể và tạo ra giao tử ở các sinh vật giao phối. Thay vào đó, loài giun này hợp nhất 6 nhiễm sắc thể thừa hưởng từ tổ tiên thành một nhiễm sắc thể, qua đó duy trì tính đa dạng di truyền cao.

Dường như bí ẩn về sự trường tồn của D. pachys đã có lời giải. Chúng khắc phục những hạn chế của việc nhân bản vô tính bằng cách duy trì sự đa dạng di truyền, Fitch cho biết.

"Chúng đạt được điều đó nhờ đảm bảo không có sự tái tổ hợp giữa những bản sao gene. Nếu xảy ra tái tổ hợp, những khác biệt giữa các bản sao gene có thể biến mất. Thực tế, D. pachys đã loại bỏ một số gene cần thiết để tạo nên bộ máy tái tổ hợp như ở những sinh vật giao phối", ông nói thêm.

Việc nghiên những các kết quả này có thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về sự sinh sản ở loài vô tính, từ đó suy ra một số hệ quả đối với quá trình sinh sản của con người.

Nghiên cứu cũng có thể giúp các nhà khoa học tìm hiểu cách con người tạo ra những bản sao vô tính tồn tại lâu dài, thoát khỏi cái chết và sự tuyệt chủng trong tương lai.