Giải thích bí mật của sự sống vĩnh cửu của sứa 'cải lão hoàn đồng'

Bí mật khiến sứa Turritopsis dohrnii có khả năng đi ngược lại chu trình tự nhiên đã được tiết lộ

Từng đàn sinh vật biển nhỏ bé, trong suốt, có hình dáng giống cái ô thong thả bơi trong nước biển Địa Trung Hải. Chúng bơi và sử dụng những túi nhỏ của mình để bắt mồi và đưa lên miệng giống như các loài sứa khác. Đó là sứa tí hon, được biết đến với tên gọi Turritopsis dohrnii.

Tuy nhiên, sứa tí hon này lại chứa đựng một bí mật khiến nó nổi bật giữa các loài sinh vật biển: Khi bị thương, những con sứa trưởng thành (hay còn gọi là Medusa) có thể 'cải lão hoàn đồng', biến đổi trở lại thành một cơ thể trẻ trung đầy sức sống.

Chúng sẽ cắt đứt túi của mình, trở thành một loài nấm biển không chân, đứng yên trên đá dưới nước, rồi phát triển trở thành một chồi non trên đá, đợi để mọc lại túi và 'trẻ hóa'. Mặc dù vẫn có thể bị săn mồi, nhưng sứa tí hon không bao giờ già. Có thể nói, loài sứa tí hon này là bất tử.

Trong một nghiên cứu mới được công bố trên The Proceedings of the National Academy of Sciences, các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu sâu rộng về gen của loài sứa này, nhằm tìm kiếm bộ gen điều khiển quá trình 'cải lão hoàn đồng' kỳ diệu đó. Bằng cách phân tích các gene được kích hoạt trong các giai đoạn khác nhau trong vòng đời của sứa, các nhà nghiên cứu đã dần khám phá ra bí mật đằng sau quá trình 'trẻ hóa ngược'.

Việc thu thập đủ lượng sứa Turritopsis dohrnii cho nghiên cứu không phải là một công việc đơn giản. Tuy nhiên, Tiến sĩ Shin Kubota tại Đại học Kyoto, Nhật Bản đã thành công trong việc nuôi dưỡng một bầy sứa tí hon này trong phòng thí nghiệm.

Cũng trong việc nghiên cứu về loài sứa tí hon Turritopsis dohrnii, Tiến sĩ Maria Pascual-Torner tại Đại học Oviedo, Tây Ban Nha, cho biết khi chúng được nuôi trong bể, chúng rất khó nuôi và rất nhỏ - điều này khiến việc tìm kiếm và thu thập mẫu trở nên khó khăn.

Để đảm bảo có đủ vật liệu cho nghiên cứu, Tiến sĩ Pascual-Torner và đồng nghiệp đã phải sử dụng xe chuyên dụng để đi đến các vùng duyên hải ở Ý, lặn xuống biển và bắt những con sứa; sau đó, họ gấp rút trở về phòng thí nghiệm mang theo các mẫu sứa này.

Trong quá trình nghiên cứu gen, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng những con sứa này có những bộ gen thừa - dấu hiệu có thể giải thích khả năng sống sót đặc biệt của chúng. Họ tìm thấy nhiều đoạn gen trùng lặp, bao gồm cả những đoạn gen giúp bảo vệ và tự sửa chữa DNA - quá trình tự thoái hóa của DNA theo thời gian.

Để kích thích sứa thực hiện quá trình 'cải lão hoàn đồng', các nhà nghiên cứu đã đói chúng. Khi sứa bắt đầu tái sinh - tức là bắt đầu quá trình 'cải lão hoàn đồng', các nhà nghiên cứu ngay lập tức theo dõi xem bộ gen nào được kích hoạt trong các giai đoạn phát triển khác nhau. Họ làm lạnh sứa và tách mRNA, từ đó xác định xem gen nào được sử dụng để sản xuất protein.

Sau khi các thay đổi hình thái xảy ra, các nhà nghiên cứu sẽ tìm kiếm sự thay đổi trong DNA. Với sự trưởng thành, những gen này sẽ được kích hoạt hoặc biểu thị mạnh mẽ - tức là chúng được sử dụng thường xuyên để sản xuất protein. Trong giai đoạn trở thành những cây nấm biển không chân, những gen này sẽ không được biểu thị mạnh mẽ.

Tuy nhiên, các gen liên quan đến quá trình 'tái sinh' lại ngược lại. Khi sứa trưởng thành trong trạng thái bình thường, các gen này không biểu thị rõ, nhưng sẽ trở nên rõ ràng khi cần phục hồi sau khi bị thương. Sau khi phục hồi, các gen này lại quay trở lại trạng thái 'ngủ đông'.

Theo Tiến sĩ Pascual-Torner, điều này cho thấy rằng DNA trong trạng thái 'ngủ đông' sẽ được kích hoạt trong quá trình biến đổi của sứa, và các đoạn gen kích thích tế bào tái sinh sẽ hoạt động mạnh mẽ.

Phản hồi về kết quả của nghiên cứu, Giáo sư thủy sinh học Maria Miglietta tại Đại học Texas A&M, người cũng đang nghiên cứu về loài sứa tí hon Turritopsis dohrnii, cho rằng kết quả này tương tự như những gì nhóm của bà quan sát được trong nghiên cứu năm trước. Nhóm nghiên cứu của bà Maria Miglietta phát hiện rằng các gen liên quan đến bảo vệ và phục hồi DNA tham gia vào quá trình 'cải lão hoàn đồng' của sứa.

Cả hai nghiên cứu này đều chỉ ra tầm quan trọng của thời điểm và cách thức mà gen của sứa Turritopsis dohrnii can thiệp để làm cho con sứa trở lại trạng thái trẻ. Nói cách khác, không có một gen cụ thể để trở thành bất tử, nhưng có thể có một cách thức để làm được điều đó.

Các nhà nghiên cứu vẫn đang cố gắng để hiểu rõ hơn về bí mật trong DNA của loài sứa này. Liệu nếu có sự thay đổi khiến cho các protein sống mãi mãi thì liệu con sứa có thể 'cải lão hoàn đồng' hay không?

Với con người, có lẽ chúng ta vẫn chưa thể áp dụng được cách thức của sứa Turritopsis dohrnii.

Theo Tiến sĩ Pascual-Torner: 'Mục đích của chúng tôi không phải là tìm ra cách làm cho con người trở thành bất tử. Sứa là một loài động vật khác biệt với con người. Vấn đề không chỉ nằm ở một gen hoặc một nhóm gen, mà nằm ở cả cơ chế tổng thể, mà chúng phải hoạt động hài hòa với nhau'.

Việc liệu con người có cơ chế tương tự như sứa Turritopsis dohrnii hay không vẫn là một ẩn số. Hiện tại, quá trình 'cải lão hoàn đồng' vẫn chỉ xảy ra ở sứa Turritopsis dohrnii.