Giải mã cách sứa tí hon "cải lão hoàn đồng"

Từng đàn từng đàn sinh vật biển trong suốt, nhỏ bằng hạt đỗ, có hình thù giống cái ô cứ thong dong bơi trong làn nước biển Địa Trung Hải. Chúng cũng bơi và dùng những tua nhỏ của mình để bắt phù du và đưa lên miệng giống như những loài sứa khác. Đó là những con sứa tí hon, được gọi với cái tên Turritopsis dohrnii.

Tuy nhiên, loài sứa tí hon này lại mang trên mình một bí mật khiến nó, giữa một bể sinh vật biển, trở nên nổi bật trong mắt các nhà khoa học: Khi cơ thể chúng bị thương, những con sứa trưởng thành (được gọi là Medusa) có thể "cải lão hoàn đồng", biến hóa trở về với một cơ thể trẻ trung tràn đầy sức sống.

Chúng sẽ ngắt đứt những cái tua của mình, trở thành một cây nấm biển không chân cứ lững lờ trong bể nước, rồi đậu thành một chồi non trên đá, chờ mọc lại tua và "trẻ lại". Tất nhiên, sứa tí hon vẫn bị ăn thịt, nhưng "tuổi già" thì không thể khiến sứa tí hon chết được. Có thể nói, loài sứa tí hon này bất tử.

Sứa Turritopsis dohrnii có thể "cải lão hoàn đồng". Ảnh: Maria Pascual-Torner

Trong một nghiên cứu vừa được đăng tải trên The Proceedings of the National Academy of Sciences, các nhà khoa học đã nghiên cứu sâu kỹ về gen của loài sứa này, nhằm tìm kiếm bộ gen kiểm soát quá trình "cải lão hoàn đồng" kỳ lạ ấy. Bằng cách nghiên cứu các mã gen được "bật" trong các giai đoạn khác nhau trong vòng đời sứa, các nhà nghiên cứu đã dần thấy được bí mật đằng sau quá trình "lão hóa ngược".

Để bắt được đủ số lượng sứa Turritopsis dohrnii cho nghiên cứu không phải là một việc đơn giản. Tuy nhiên, nhà khoa học Shin Kubota tại Đại học Kyoto, Nhật Bản đã có thể nuôi giữ một bầy sứa tí hon này trong phòng thí nghiệm.

Cũng nghiên cứu về loài sứa tí hon Turritopsis dohrnii, Tiến sĩ Maria Pascual-Torner tại Đại học Oviedo, Tây Ban Nha, cho rằng khi nuôi trong bể, "chúng rất khó nuôi, và rất rất nhỏ - rất khó để tìm và lấy mẫu".

Để có đủ chất liệu cho nghiên cứu, Tiến sĩ Pascual-Torner và các đồng nghiệp đã phải lái một chiếc xe với các trang thiết bị chuyên dụng đến vùng duyên hải ở Ý, lặn xuống biển và bắt sứa; sau đó, họ gấp rút lái xe mang những con sứa này về phòng thí nghiệm.

Khi nghiên cứu mã gen, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng những con sứa này có những bộ mã thừa - dấu hiệu có thể là nguồn cơn của khả năng sinh tồn đặc biệt. Họ đã tìm thấy nhiều đoạn mã trùng lặp, trong đó có cả những đoạn mã giúp bảo vệ và tự sửa DNA - DNA thường tự thoái hóa theo thời gian.

Các nhà khoa học đã tìm thấy nhiều đoạn gen thừa, trùng lặp. Ảnh: The New York Times

Để kích thích con sứa thực hiện việc "cải lão hoàn đồng", các nhà nghiên cứu đã bỏ đói chúng. Khi những con sứa bắt đầu mọc lại tua - tức bắt đầu quá trình "cải lão hoàn đồng", các nhà nghiên cứu lập tức soi xem bộ gen nào đang được "bật" tại các giai đoạn phát triển khác nhau. Họ đóng băng sứa và tách chiết mRNA, từ đó xác định xem đoạn gen nào được sử dụng để tạo protein.

Sau khi những biến đổi về hình thái xảy ra, các nhà nghiên cứu sẽ tìm kiếm những thay đổi trong lưu trữ DNA. Với những con trưởng thành, những gen này sẽ được kích hoạt, hoặc biểu thị rất rõ ràng - tức là được sử dụng thường xuyên để tạo ra protein. Khi ở trong giai đoạn trở thành những cây nấm biển không chân thì những gen này lại không biểu thị mạnh.

Nhưng những gen mà liên quan đến quá trình "tái sinh" thì ngược lại. Khi sứa trưởng thành trong trạng thái bình thường thì những gen này không biểu thị rõ, và sẽ biểu thị rõ khi cơ thể sứa bị thương, cần hồi phục. Sau khi hồi phục, những gen này lại quay trở lại "ngủ đông".

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

Sứa trong giai đoạn "cải lão hoàn đồng". Ảnh: Maria Pascual-Torner

Bình luận 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 giống với những gì mà nhóm của bà quan sát được trong nghiên cứu năm ngoái. Nhóm nghiên cứu của bà Maria Miglietta nhận thấy rằng các gen liên quan đến bảo vệ và phục hồi DNA tham gia vào quá trình sứa "cải lão hoàn đồng".

Cả hai nghiên cứu này đều cho thấy tầm quan trọng của thời điểm và cách thức mà gen của sứa Turritopsis dohrnii can thiệp để khiến con sứa "trẻ lại". Nói một cách khác, không có một mã gen cụ thể để bất tử, nhưng có thể có một cách thức để làm được vậy.

Các nhà nghiên cứu vẫn đang cố gắng để hiểu hơn về những bí ẩn trong DNA của loài sứa này. Giả như có thay đổi khiến cho những protein luôn sống thì liệu con sứa có "cải lão hoàn đồng", hay chúng sẽ mất luôn khả năng đó?

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

Tiến sĩ Pascual-Torner cho biết: "Mục tiêu của chúng tôi không phải tìm ra cách biến con người thành bất tử. Sứa là một loài khác với người. Vấn đề không phải là một gen hay tổ hợp gen, mà vấn đề nằm ở toàn bộ cơ chế đó, chúng phải ăn khớp với nhau".

Có hay không việc con người có cơ chế tương tự sứa Turritopsis dohrnii vẫn sẽ là một câu hỏi chưa có lời giải. Hiện tại, "cải lão hoàn đồng" vẫn sẽ chỉ diễn ra ở sứa Turritopsis dohrnii.