Các nhà khoa học đã làm thể nào để biến nhện chân dài thành chân ngắn?

Các nhà khoa học đã tạo ra nhện chân ngắn, một phiên bản của loài động vật chân dài gây hại phổ biến trong gia đình, bằng cách ức chế các gene đằng sau các chi của loài nhện.

Loài động vật chân dài là một nhóm động vật không xương sống tám chân bao gồm nhện, bọ cạp, ve và cua móng ngựa. Có hơn 6.500 loài chân dài, mỗi loài đều có đặc điểm là đôi chân linh hoạt dài gấp vài lần cơ thể.

Trong một loạt các thí nghiệm mới, một nhóm các nhà nghiên cứu đã lập bản đồ toàn bộ bộ gene của Phalangium opilio, loài chân dài phổ biến nhất, và phân lập các gene chịu trách nhiệm cho đôi chân dài của chúng. Sau đó, các nhà nghiên cứu đã loại bỏ các gene chân dài trong phôi đang phát triển, tạo ra các loài nhện riêng lẻ có chân ngắn hơn và dị dạng.

Những phôi nhện chân ngắn được tạo ra trong phòng thí nghiệm.

“Mục đích của chúng tôi không phải chỉ để làm ngắn chân của chúng. Chúng tôi muốn hiểu thêm về cách những sinh vật này phát triển cách thức di chuyển và kế hoạch cơ thể của người ngoài hành tinh", tác giả chính Guilherme Gainett, một nghiên cứu sinh tại Đại học Wisconsin-Madison, Mỹ, cho biết.

Không giống như nhện nhà, nhện chân dài không sử dụng cả 8 chân để đi ; thay vào đó, chúng sử dụng ba cặp để vận động và cặp còn lại và dài nhất, chúng dùng để cảm nhận xung quanh.

Lập bản đồ gene

Khi các nhà nghiên cứu điều chỉnh giảm hai gene được gọi là Dfd và Scr trong phôi chân dài, các cá thể này đã phát triển ba cặp chân ngắn lại. Khi chỉ có Dfd được điều chỉnh giảm, kết quả là con non chỉ có hai cặp chân ngắn lại.

Gainett cho biết, các nhà nghiên cứu đã mất hai năm để lập bản đồ tất cả 580 triệu cặp cơ sở của bộ gene P. opilio , có kích thước bằng 1/6 bộ gene người.

Sau đó, các nhà nghiên cứu đã tìm kiếm bản đồ ADN để tìm các gene có khả năng gây ra chân dài, bằng cách so sánh bộ gene của P. opilio với bộ gene của các loài côn trùng khác, chẳng hạn như ruồi giấm (Drosophila melanogaster), trong đó các nhà khoa học đã tìm ra loại nào Gainett cho biết gene mã hóa cho chân.

Chuyển đổi gene

Các nhà nghiên cứu tin tưởng rằng các gene DFD và Scr đóng một vai trò trong sự phát triển của đôi chân dài trong P. opilio. Nhưng không rõ liệu cả hai có cần được tắt hay không, hoặc liệu sự kết hợp nào đó là đủ, để thay đổi hình dạng và kích thước chân.

Do đó, các nhà nghiên cứu đã điều chỉnh các gene này trong quá trình phát triển phôi thai để xem liệu sự thay đổi có cản trở sự phát triển chân dài của chúng hay không.

Để làm được điều này, họ đã sử dụng một quy trình được gọi là can thiệp RNA , được lấy cảm hứng từ quy trình mà các tế bào sống sử dụng để xua đuổi virus. Khi virus xâm nhập vào tế bào, một cấu trúc protein được gọi là phức hợp RISC sẽ xác định RNA sợi kép của kẻ xâm lược. Sau đó, tế bào có thể nhắm mục tiêu và tắt RNA thông tin tương ứng (mRNA), RNA sợi đơn được sử dụng để giúp phiên mã hoặc đọc gene, loại virus sử dụng để sinh sản trong tế bào.

Tuy nhiên, các sinh vật cũng sản xuất mRNA để tạo ra các protein mới. Vì vậy, các nhà khoa học đã sử dụng lại phức hợp RISC để làm câm lặng mRNA của Dfd và Scr bằng cách ngụy trang những gene đó thành virus.

Gainett cho biết: “Bằng cách tổng hợp RNA sợi kép nhân tạo phù hợp với gene mà bạn quan tâm và tiêm nó vào phôi thai, có thể can thiệp vào sự biểu hiện của gene đó”.

Gainett cho biết: “Khi các gene Hox được quy định, các phần phụ ở chân sẽ biến đổi thành các phần phụ vận động thức ăn ngắn được gọi là pedipalps”.

Tuy nhiên, không phải tất cả các chân của phôi đều trở nên ngắn hơn. Cặp chân thứ tư vẫn dài ra như bình thường. Gainett cho biết: “Điều này là do cặp chân thứ tư có thể yêu cầu đầu vào của gene Hox thứ ba để thiết lập số phận của chúng. Đây là điều mà chúng tôi hiện đang điều tra".

Gainett hy vọng rằng, phát hiện này cũng có thể dẫn đến những đột phá trong việc tìm hiểu các bộ phận cơ thể loài nhện khác.

Cập nhật: 20/08/2021 Theo Tiền Phong