Mối quan hệ giữa giới tính và tuổi đời ở loài giun

Một nhóm các nhà khoa học nghiên cứu hócmôn giới tính pheromone ở giun đã phát hiện ra rằng loại pheromone này đồng thời kiểm soát một giai đoạn trong vòng đời của giun, đó là giai đoạn ấu trùng kéo dài.

Phát hiện này, được công bố trên tờ Nature ngày 23 tháng 6, lần đầu tiên cho thấy rằng sinh sản và tuổi đời có liên quan đến nhau nhờ các phân tử nhỏ bé.

Các nhà khoa học thường tập trung vào ADN và protein như là các nhân tố chính về mặt sinh học của một sinh vật, nhưng họ đã nhận ra rằng các hóa chất nhỏ hơn, nhưng đa dạng hơn về mặt cấu trúc – được gọi là “phân tử nhỏ” – cũng là một phần quan trọng đối với một cơ thể sống. Frank Schroder, tác giả của bài báo đồng thời là nhà nghiên cứu tại Học viện Boyce Thompson, cho biết: “Chúng có tầm quan trọng tương tự như gen”.

Các nhà nghiên cứu tìm cách nhận biết hócmôn giới tính pheromone thu hút giun C. elegans đến với loài hermaphrodites (loài giun này không có con cái). C. elegans, loài giun tròn nhỏ bé, là mẫu sinh vật thường được sử dụng để nghiên cứu sinh sản và phát triển ở giun.

Giun C. elegans. (Ảnh: newsdesk.umd.edu)

Để nhận biết hócmôn giới tính pheromone, các nhà nghiên cứu kiểm tra hợp chất hóa học được những con giun tạo ra, loại trừ dần các khả năng cho đến khi chỉ còn lại một số chất nhất định. Họ nhận thấy rằng một nhóm các chất hóa học giống như đường gọi là ascarosides hoạt động cùng nhau để thu hút con đực.

Schroeder cho biết: “Một khía cạnh thú vị là để tạo ra phản ứng sinh học này, phải cần đến lượng nhiều các hợp chất. Một tổ hợp các chất hóa học không có nhiều tác dụng, nhưng hai hoặc ba tổ hợp đem lại phản ứng mạnh mẽ”.

Điều đáng ngạc nhiên là nhóm các hợp chất này cũng khiến những con giun trẻ bước vào giai đoạn ấu trùng kéo dài.

Khi thức ăn khan hiếm hoặc bầy đàn quá đông đúc, những con giun trẻ ngừng phát triển một cách bình thường và bước vào giai đoạn ấu trùng. Ở dạng này chúng có thể tồn tại mà không ăn uống và sinh sản trong nhiều tháng – gấp khoảng 10 lần tuổi đời thông thường của loài giun. Khi ấu trùng tìm được vùng cỏ tốt hơn, nó sẽ phát triển thành giun trưởng thành và quay trở lại quy trình lão hóa thông thường.

Schroeder: “Chúng ta thường nghĩ rằng lão hóa là quá trình suy tàn, nhưng bằng chứng chỉ ra rằng lão hóa cũng là một giai đoạn của phát triển”. Các nhà nghiên cứu dự đoán rằng hócmôn pheromone cũng có thể gia tăng tuổi đời ở giun trưởng thành.

Schroder nhấn mạnh: “Câu hỏi tiếp theo là làm cách nào các hợp chất này ảnh hưởng đến tập tính giao phối và điều phối thời gian phát triển ở cấp độ phân tử. Liệu tác động tương tự có thể xảy ra ở các động vật khác hay không. Chúng tôi đang tìm kiếm đường di truyền có khả năng giữ vai trò trong việc làm chậm quá trình lão hóa”.

Tại sao cùng một loại hợp chất hóa học lại có thể kiểm soát cả tuổi đời và sự lôi cuốn về giới tính? Cách thức hoạt động của các chất hóa học này vẫn chưa được hiểu rõ, tuy nhiên các nhà khoa học từ lâu đã biết rằng sinh sản và tuổi đời có mối quan hệ với nhau – nếu một sinh vật có thể sống lâu hơn, nó thường sinh sản ít hơn. Schroeder kết luận: “Hoạt động của các hợp chất hóa học này còn cần được tìm hiểu, nhưng rõ ràng chúng cung cấp mối quan hệ trực tiếp đầu tiên giữa hai chức năng sống cơ bản này”.