Turritopsis dohrnii là loài sinh vật duy nhất có khả năng cải lão hoàn đồng và sống bất tử. (Nguồn: El Pais) Thiên nhiên quanh ta ẩn chứa nhiều điều kỳ diệu. Một số loài động vật, như rùa và cá voi đầu cong, nổi tiếng vì có tuổi thọ cao. Những loài khác, bao gồm cả voi và chuột chũi trụi lông, lại gần như không bị ung thư bao giờ.
Giun dẹp Planari có khả năng tái sinh ngay cả sau khi phần đầu của nó bị cắt bỏ. Còn loài gấu nước tardigrades có thể sống sót sau bất kỳ thảm họa khủng khiếp nào mà người ta có thể tưởng tượng được. Nhưng khả năng đặc biệt nhất có lẽ thuộc về một loài sứa cụ thể: Khi đạt tới độ tuổi trưởng thành, chúng có thể đảo ngược quá trình sinh trưởng và trẻ lại.
Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại Đại học Oviedo ở Mỹ đã giải trình tự bộ gene của một loài sứa, qua đó hé lộ "bí kíp" khiến chúng có sự bất tử về mặt sinh học. Kết quả nghiên cứu cũng sẽ giúp chúng ta hiểu thêm về quá trình lão hóa và suy thoái tế bào trên nhiều loài sinh vật, bao gồm cả con người.
Turritopsis dohrnii là một loài sứa nhỏ chỉ có thể được tìm thấy tại khu vực biển trải dài từ Thái Bình Dương, qua Địa Trung Hải đến Caribe. Loài sứa này thuộc về họ hải quỳ và san hô. Nhiều loài trong nhóm này có khả năng tái tạo tế bào mà con người phải ghen tị. Nhưng T. dohrnii đã vượt qua tất cả.
Trong điều kiện bình thường, vòng đời của nó được chia thành bốn phần. Sự kết hợp của các con đực và cái sẽ tạo ra ấu trùng. Sau đó, ấu trùng bám vào đáy biển và tạo thành một khối polyp, tương tự như một con hải quỳ. Tiếp theo, các polyp này sẽ từ từ giải phóng sứa non. Sứa sẽ lớn lên, sinh sản và vòng tròn lặp lại từ đầu.
Nhưng nếu sứa bị căng thẳng bởi một mối đe dọa từ môi trường sống, chúng sẽ thay đổi chu trình này. Sau khi sinh sản, sứa sẽ đảo ngược quá trình phát triển và trở lại thành các khối polyp nằm dưới đáy biển.
Theo những gì các nhà khoa học đã tìm hiểu, sứa có thể lặp lại quá trình này vô thời hạn. Do đó, chúng được cho là bất tử về mặt sinh học. Chúng vẫn có thể bị ăn thịt bởi kẻ săn mồi hoặc chết vì lý do nào đó, nhưng chắc chắn không phải vì tuổi già.
Nhà khoa học Carlos López Otín tại Viện nghiên cứu ung thư thuộc Đại học Oviedo đã quyết định nghiên cứu T. dohrnii vì khả năng bất tử của nó. Đây không phải là lần đầu tiên ông và cộng sự xem xét kỹ lưỡng bộ gene của một động vật. Hồi năm 2018, nhóm đã giải trình tự bộ gene của George, con rùa cuối cùng thuộc loài rùa khổng lồ Galapagos, sau khi nó đã qua đời được một thập kỷ ở tuổi 100. Nhóm cũng tham gia vào việc giải mã mã di truyền của cá voi đầu gối và gấu nước tardigrades.
Tuy nhiên nghiên cứu mới lần đầu tiên giải trình tự bộ gene của sứa T. dohrnii và so sánh nó với một họ hàng gần là loài T. rubra đã chết. Kết quả được công bố trên tạp chí khoa học PNAS cho thấy tại sao loài sứa T. dohrnii lại có được danh hiệu sứa bất tử.
Nhà sinh vật học biển María Pascual là đồng tác giả của nghiên cứu. Với sự giúp đỡ của Thủy cung Gijón, các nhà khoa học đã thiết lập các bể cá trong phòng thí nghiệm để làm nơi chứa sứa. Họ lên kế hoạch giải trình tự bộ gene sứa vào các thời điểm khác nhau trong vòng đời của sinh vật. “Nếu có sự thay đổi gene diễn ra trong quá trình đảo ngược sinh trưởng thì đó là điều rất quan trọng," bà Pascual nói.
Kết quả là các nhà khoa học đã không chỉ phát hiện một mà vài thay đổi, tất cả đều liên quan đến việc sao chép và sửa chữa mã di truyền của sứa. Những thay đổi như vậy đã xuất hiện trong các gene liên quan đến stress oxy hóa.
Ảnh chụp một con sứa Turritopsis dohrnii khi nó thực hiện việc cãi lão hoàn đồng. (Nguồn: El Pais) Họ cũng đưa ra những phát hiện mới liên quan đến nhiều khía cạnh khác nhau của quá trình lão hóa tế bào, chẳng hạn như độ dài của đoạn mã di truyền telomere. Pascual cho biết: “Sự tổng hợp của các yếu tố thay đổi về di truyền đã khiến loài vật này trở nên đặc biệt, khiến nó có khả năng trẻ lại."
Khi đảo ngược quá trình sinh trưởng, con sứa trưởng thành sẽ dần thu nhỏ kích thước và đồng thời cũng thay đổi cấu trúc mô. Các nhà khoa học quan sát thấy rằng ở cấp độ di truyền, một số gene sứa sẽ ngừng biểu hiện - tức là tạo ra protein và thực hiện chức năng của chúng - trong khi những gene khác được kích hoạt.
Cụ thể là trường hợp của gene GLI3 - một gene có liên quan đến quá trình biệt hóa tế bào gốc đa năng thành các loại tế bào khác. T. dohrnii có số bản sao của gen này nhiều gấp đôi loài sứa T. rubra và tất cả đều hoạt động tại thời điểm chúng đảo ngược quá trình sinh trưởng. Sự đảo ngược quá trình biệt hóa tế bào này được đánh giá là hiện tượng cực kỳ hiếm trong tự nhiên. "Đơn giản là các tế bào đã trở về điểm xuất phát," Pascual nói.
Dido Carrero là nhà sinh học phân tử tại Đài quan sát biển Asturias và đồng tác giả của nghiên cứu. Cô nói rằng T. dohrnii là loài động vật duy nhất có khả năng trẻ lại khi đã ở tuổi trưởng thành. Các loài sứa khác cũng có thể đảo ngược vòng sinh trưởng, nhưng điều này chỉ diễn ra trước khi chúng trưởng thành về mặt sinh dục.
Đối với Carrero, sức mạnh của T. dohrnii nằm “trong việc kích hoạt các gene liên quan đến trạng thái đa năng của tế bào.” Ngay từ đầu, loài này đã có số lượng bản sao của các gene liên quan đến quá trình sao chép tế bào và sửa chữa DNA cao hơn loài T. rubra. Điều này có nghĩa T. dohrnii có “cơ chế tế bào hiệu quả hơn nhiều” so với T. rubra./.
