Trí nhớ, suy nhược, mất ngủ và … giun?

Các nhà nghiên cứu đã mất hàng thập kỷ truy tìm nguyên nhân của chứng suy nhược, bệnh tâm thần phân liệt và bệnh mất ngủ ở con người. Nhưng một nghiên cứu mới có thể đã phát hiện ra chìa khóa dẫn tới nguồn gốc của những căn bệnh này cũng như các tình trạng khác bằng cách tìm hiểu một đối tượng nghiên cứu đặc biệt: những con giun.

Dự án do nhà khoa học Kenneth Miller thuộc Quỹ nghiên cứu y học Oklahoma (OMRF) chỉ đạo. Ông đã tìm hiểu bằng cách nào mà loài giun chỉ có thể quan sát được trên kính hiển vi có tên C. elegans lại trốn tránh một số loại ánh sáng nhất định. Các nhà nghiên cứu đã thu được các phát hiện quan trọng, một trong số đó là phát hiện về những con giun C. elegans bị tê liệt nếu tiếp xúc với tia cực tím có thể phục hồi lại hoạt động bình thường của nó.

Nhóm của Miller thuộc OMRF đã truy tìm tung tích của phản ứng với ánh sáng và phát hiện ra phân tử nhạy sáng tí hon được gen LITE-1 mã hóa. “Phân tử nhạy sáng này không giống bất cứ phân tử nhạy sáng nào được phát hiện trước đây”, Miller nói.

Mặc dù con người không có phân tử nhạy tia cực tim, khám phá của Miller cũng đã mở ra một cánh cửa nhằm tìm hiểu bằng cách nào tín hiệu phân tử trong tế bào thần kinh của chúng ta cho phép tế bào thần kinh “nói chuyện” với nhau để tạo ra nhận thức, hành vi, việc học tập cũng như trí nhớ.

Miller nói: “Điều này không có nghĩa là chiếu tia cực tím vào người đang ngồi trên xe lăn sẽ đột nhiên làm họ có thể đi được. Nhưng nếu chúng ta có một công cụ ứng dụng được để giải đáp bí ẩn trong giao tiếp của tế bào thần kinh, nó sẽ giúp chúng ta hiểu được mọi thức từ giấc ngủ, trí nhớ đến chứng suy nhược”.

Nghiên cứu được công bố trên số ra ngày 5 tháng 8 trên tờ PLoS Biology.

Michael Koelle thuộc Đại học Y Yale cho biết: “Nghiên cứu của Miller đã tìm ra một phương thức mới mà các sinh vật áp dụng để cảm nhận ánh sáng, khác hẳn với cơ chế cảm nhận ánh sáng mà mắt của chúng ta sử dụng. Sẽ rất thú vị nếu biết được liệu cơ chế cảm nhận ánh sáng LITE-1 có mang lại kiến thức mới mở về năng lực tri giác giác quan của con người hay không”.

Giun C. elegans không có mắt nhưng lại phản ứng mạnh với ánh sáng. (Ảnh: ESA)

Mặc dù nghiên cứu chuyên sâu trên giun C. elegans được thực hiện tại hàng trăm phòng thí nghiệm trong suốt 35 năm, nhưng không ai có thể phát hiện loài giun không có mắt lại có thể phản ứng mạnh với ánh sáng. Nhóm của Miller phát hiện ra phản ứng này khi họ bắt đầu nghiên cứu những con giun bị tê liệt do đột biến gen.

Trong các nghiên cứu trước, Miller cùng các cộng sự thuộc OMRF đã chứng minh rằng đột biến làm tê liệt làm gãy vỡ mạng lưới đường phân tử kiểm soát cách thức tế bào thần kinh gửi tín hiệu cho nhau tại các khớp thần kinh – nơi các nơron khác nhau liên lạc với nhau. Con đường tế bào thần kinh đó cũng tồn tại trong não bộ của con người nơi người ta cho rằng nó giữ vai trò trong việc kiểm soát hành vi, việc học tập, trí nhớ và có thể còn góp phần gây ra các chứng rối loạn thần kinh ở người.

Miller cho biết: “Nếu không có các tín hiệu từ mạng lưới này, các nơron không thể nói chuyện với nhau hay với các tế bào cơ để phát sinh cử động. Do đó những con giun đột biến chỉ nằm tê liệt trên đĩa cấy ngay cả khi chúng ta có đâm hay chọc nó”.

Nhưng khi Miller chiếu tia sáng bước sóng ngắn – như tia cực tím chẳng hạn – lên con giun bị tê liệt, nó tạo ra tín hiệu mới trong các nơron khiến con vật cử động ngay khi ánh sáng chiếu lên chúng. Phản ứng như thế chưa từng được phát hiện trước đây ở giun C. elegans bình thường do những con giun này không gặp khó khăn với việc cử động.

Miller nghĩa rằng giun C. elegans đã được điều khiển để tránh những ánh sáng trực tiếp gây tổn hại hoặc thậm chí có thể lấy đi tính mạng của chúng, trong đó có tia cực tím.

Ông nói: “Nếu cơ thể chúng ta có độ dày chỉ bằng vài tế bào, thì bị cháy nắng đồng nghĩa với tử vong”.

Miller nhấn mạnh rằng nghiên cứu này chỉ mới ở giai đoạn đầu tiên. “Chúng tôi còn ở rất xa các phương pháp chữa trị dựa trên nghiên cứu này, nhưng tôi nghĩ chúng tôi đã mở ra một cánh cửa mới mà chúng ta không hề biết nó đã tồn tại trước đây. Còn rất nhiều việc phải làm, nhưng tôi hào hứng muốn biết khám phá này sẽ đưa chúng tôi đi đến đâu”