Cấy ghép protein từ sinh vật "trường sinh" vào tế bào người, bất ngờ vì kết quả

Tardigrades, còn được biết đến với tên gọi "gấu nước", là loài động vật có kích thước hiển vi với khả năng chịu được những điêu kiện môi trường khắc nghiệt nhất.

Các nhà nghiên cứu từ Nhật Bản nay đã tạo ra được hình ảnh chính xác nhất của bộ genee loài tardigrade, tiết lộ các thủ thuật tuyệt vời mà nó sử dụng để sống sót.

Hình ảnh quan sát dưới kính hiển vi điện tử quét (SEM) của loài sinh vật đáng kinh ngạc Tardigrade. (Ảnh: Tanaka S, Sagara H, Kunieda).

Trong một nghiên cứu mới công bố trên Nature Communications, nhà di truyền học Takekazu Kunieda và các đồng sự của ông từ Đại học Tokyo trình bày một phân tích di truyền của Ramazzottius variornatus, loài được cho là bền bỉ nhất và có khả năng phục hồi mạnh mẽ nhất trong toàn bộ họ hàng nhà Tardigrades.

Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng Tardigrades đã phát triển một bộ các chiến lược độc nhất để đương đầu với những điều kiện cực kì khó khăn, trong đó bao gồm việc dùng một loại protein để bảo vệ ADN khỏi sự phá hủy của các bức xạ.

Khi các nhà nghiên cứu cấy ghép protein này vào các tế bào người trong môi trường nuôi cấy, sự bảo vệ giống như vậy vẫn được áp dụng – phát hiện này mang lại tiềm năng ứng dụng đối với các phương pháp bảo quản tế bào, các liệu pháp di truyền và sự phát triển của khoa học biến đổi gen.

Tardigrades là sinh vật có kích thước hiển vi đáng ngưỡng mộ lạ thường, là loài có khả năng chịu đựng được những điều tồi tệ nhất mà tự nhiên có thể mang đến cho chúng. Được phân loại như là "extremophiles", chúng có thể sống sót trong trạng thái đóng băng, mất nước hoàn toàn, phóng xạ, thậm chí là trong chân không vũ trụ. Tardigrades là loài sinh vật cổ xưa khác với các loài động vật tổ tiên trong giai đoạn tiền Cambri (khoảng 600 triệu năm trước đây), và có thể đã phát triền bộ genee độc nhất của chúng qua một thời gian dài.

Khuôn mặt/ ảnh chụp phía trước mặt của tardigrade. (Ảnh: Takekazu Kunieda).

Đầu năm nay, các nhà khoa học đã hồi sinh thành công một con tardigrade đã bị đông cứng trong hơn 3 thập kỉ – một kỉ lục mới cho loài sinh vật bền bỉ này.

Vì lẽ đó, dễ hiểu các nhà khoa học rất tò mò về Tardigrades, nghiên cứu loài sinh vật cổ xưa này có thể cho chúng ta biết cuộc sống trên những tinh cầu khác, và làm cách nào chúng ta có thể tận dụng tối đa sinh học tardigrade trong y học và di truyền học.

Đây không phải là lần đầu tiên các nhà khoa học xác định được trình tự sắp xếp các gene của tardigrade. Năm ngoái, các nhà di truyền học từ Đại học vùng Bắc Carolina tại Chapel Hill đã thực hiện một nghiên cứu tương tự, tiết lộ cấu trúc di truyền thực sự kì lạ của loài tardigrade. Các nhà nghiên cứu này đã phát hiện rằng 17,5% bộ gene của tardigrade đến từ các loài sinh vật khác, bao gồm thực vật, nấm, vi khuẩn, và virus. Gấu nước dường như đã đạt được rất nhiều đặc tính không phải là kết quả của sự tiến hóa của bản thân nó mà thông qua (sự làm việc vất vả của các sinh vật khác) trong một quá trình gọi là sự chuyển gene theo chiều ngang.

Tardigrade đang đi lại trên rêu. (Ảnh: Takekazu Kunieda).

Nghiên cứu mới từ Đại học Tokyo thách thức giả thuyết này, chỉ ra rằng phần lớn đặc tính của tardigrade thực sự là thuộc sở hữu của riêng chúng chứ không phải là kết quả của việc chuyển gen theo chiều ngang.

Nghiên cứu mới khác với cái trước đó tại nhiều điểm rất quan trọng. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một trong số loài tardigrade có khả năng phục hồi mạnh mẽ nhất trên hành tinh, R. varieornatus, trong khi đó nghiên cứu trước đây là quan sát Hypsibius dujardini, một trong những loài tardigrade nước ngọt có khả năng chiu đựng thấp nhất.