Sinh vật tự tạo bản sao xâm chiếm châu Âu, chuyên gia tiết lộ: Sử dụng chiêu trò độc đáo chưa từng thấy

Sau khi giải mã chuỗi gene, các nhà khoa học phát hiện ra phương pháp mà sinh vật này có thể tự tạo ra bản sao của mình. Đó là gì?

Đó chính là cá diếc, được coi là một trong số những loài cá xâm lấn thành công nhất tại châu Âu.

Theo các nhà nghiên cứu, khả năng sinh sản vô tính đã mang lại cho loài cá diếc lợi thế cạnh tranh lớn so với các loài cá khác. Theo đó, nhóm nghiên cứu quốc tế, dẫn đầu là nhà khoa học Dunja Lamatsch tại Khoa hồ học thuộc Đại học Innsbruck (Áo) mới đây đã mô tả hệ gene hoàn chỉnh của cá diếc lần đầu tiên.

Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Nature Communications và cung cấp thêm hiểu biết về phương pháp sinh sản đặc biệt của loài cá diếc.

Phương thức sinh sản độc đáo, không cần phải tìm kiếm đối tác

Loài cá này có quan hệ gần gũi với cá vàng và đang cạnh tranh với cá diếc bản địa, mà đang đứng trước nguy cơ tuyệt chủng ở cùng một môi trường sống. Tuy nhiên, trong khi cá vàng và cá diếc thường sinh sản theo cách truyền thống, cá diếc được cho là có lợi thế tiến hóa lớn. Điều này giúp con cái có thể tiết kiệm thời gian tìm kiếm đối tác.

Đặc biệt, cá diếc cái sử dụng tinh trùng của cá diếc đực hoặc các loài cá khác. Để làm được điều này, cái sẽ sử dụng 'chiêu trò' trộn vào một đàn cá diếc bạc, sau đó đẻ trứng để đực thụ tinh.

Tinh trùng bị lấy đi sẽ kích thích tế bào trứng của cá diếc phân chia. Đáng chú ý là vật chất di truyền của con đực sau đó sẽ bị phân hủy trong tế bào trứng mà không được sử dụng. Điều này được gọi là trinh sản phụ thuộc vào tinh trùng. Theo đó, tất cả con cá non sinh ra theo cách này đều là bản sao giống cái của cá diếc. Vì thế, hầu hết quần thể cá diếc đều là cái và con đực thì rất hiếm gặp.

Nghiên cứu của Dunja Lamatsch và đồng nghiệp chủ yếu tập trung vào cơ chế sinh sản đơn tính ở sinh vật sống dưới nước. Trong nghiên cứu này, họ đã giải mã toàn bộ gene của cá diếc và tìm ra cơ chế sinh sản đơn tính của loài này.

Theo nghiên cứu, thông tin di truyền của sinh vật được chia thành các chuỗi nhiễm sắc thể khác nhau. Động vật sinh sản hữu tính thường có số nhiễm sắc thể lưỡng bội. Trong quá trình sinh sản, nhiễm sắc thể của con đực và con cái được chia vào tế bào mầm và chỉ có một chuỗi nhiễm sắc thể được truyền qua. Kết quả, sự kết hợp giữa trứng và tinh trùng mang theo một chuỗi nhiễm sắc thể tạo ra một sinh vật lưỡng bội.

Tuy nhiên, các tai nạn ở tế bào mầm hoặc lai nhiều lần giữa các loài có họ dẫn đến sinh vật có nhiều hơn hai bộ nhiễm sắc thể (đa bội). Thực tế, động vật có xương sống bậc cao mà đa bội thì không thể sống được, nhưng ngược lại với cá, động vật lưỡng cư và bò sát thì có.

Ngay cả loài vật như cá diếc cũng có thể tiến hóa theo cách này. Theo các chuyên gia, cá diếc có 6 chuỗi nhiễm sắc thể, nhưng 4 trong số đó lại đến từ sự lai giống với các loài cá khác trong cùng họ. Trong khi đó, 2 chuỗi nhiễm sắc thể còn lại được thêm vào thông qua sự lai giống với một loài cá có quan hệ họ hàng gần.

Theo nhà nghiên cứu Lamatsch, có thể, tại một thời điểm nào đó trong quá trình lai giống xa, có các sự cố xảy ra trong quá trình hình thành gametes. Điều này có thể là một trong những nguyên nhân kích hoạt sinh sản đơn tính ở cá diếc.

Nhờ sự hợp tác của các nhóm nghiên cứu từ Viện Sinh thái Học Nước Ngọt và Ngư Nghiệp Nội Hải Leibniz tại Berlin (IGB) và Đại học Würzburg, nhóm nghiên cứu của Lamatsch mới có thể phân tích hệ gene của cá diếc thành các bộ nhiễm sắc thể riêng biệt.

Đây cũng là lần đầu tiên toàn bộ thông tin di truyền của động vật có 6 chuỗi nhiễm sắc thể được phân tích và mô tả. Nghiên cứu chỉ ra rằng, hệ gene của loài cá diếc bao gồm tổng cộng 150 nhiễm sắc thể, con số này nhiều hơn gấp ba lần so với hệ gene của con người.

Ngoài ra, các phân tích cũng làm rõ cách 6 chuỗi nhiễm sắc thể này có thể tồn tại và hoạt động cùng nhau. Việc xác định lần đầu tiên toàn bộ 150 nhiễm sắc thể cũng giúp các nhà nghiên cứu hiểu được toàn bộ cấu trúc gene của cá diếc và lịch sử tiến hóa phức tạp của loài cá xâm lấn ở châu Âu.

Loài cá xâm lấn ở châu Âu có những đặc điểm gì?

Cá diếc tìm thấy ở châu Âu có khả năng chịu đựng nhiều điều kiện môi trường khác nhau. Chúng tồn tại trong môi trường nước thiếu oxy và chất lượng nước kém không phù hợp với các loài cá bản địa. Ngoài ra, chúng cũng cạnh tranh với các loài cá bản địa về thức ăn và môi trường sống. Đặc điểm này khiến loài cá này trở thành loài xâm lấn đe dọa tính toàn vẹn sinh thái của các hệ sinh thái nước ngọt.

Cá diếc có hình dạng khá phẳng. Phần thân trên tròn trịa và thu hẹp về phía đuôi. Một con cá diếc trưởng thành có thể nặng đến 3 kg và dài tối đa 46,6 cm.

Phần đầu của cá diếc khá nhỏ so với tỷ lệ cơ thể. Chúng là loài động vật ăn tạp, thức ăn của chúng có thể là sinh vật phù du, thực vật, động vật không xương sống và vụn hữu cơ.

Nguồn tham khảo: Sciencedaily, Fishbase, Invasivespeciescentre