Giải mã siêu năng lực của loài sứa: Tại sao chúng có thể mọc lại phần cơ thể đã mất?

Những con sứa đầu tiên đã xuất hiện trong lòng đại dương từ 600 triệu năm về trước. Kể từ đó, loài nhuyễn thể này đã liên tục tồn tại và tiến hóa cực kỳ thành công. Một phần bí quyết của sứa? Chúng có một thứ mà các nhà khoa học gọi là "siêu năng lực" – tái tạo lại các bộ phận cơ thể từng bị mất.

Khả năng tái tạo không thường thấy trong thế giới động vật, nhưng một cơ chế sinh học thực sự đã giúp cho sứa làm được điều đó. Cơ chế này lần đầu tiên được các nhà sinh học Nhật Bản tìm thấy và trình bày trong một nghiên cứu mới đăng trên tạp chí Peer J.

Sứa Cladonema pacificum - đối tượng nghiên cứu của các nhà khoa học Nhật Bản

Nghiên cứu được thực hiện bởi các nhà khoa học đến từ Đại học Tohoku ở Nhật Bản. Trong đó, họ đã tìm hiểu những cơ chế sinh học đằng sau khả năng phân chia tế bào và tái sinh mô của một loài sứa có tên là Cladonema pacificum.

"Kiến thức sinh học hiện tại của chúng ta còn khá hạn chế, vì hầu hết các nghiên cứu từng được thực hiện chỉ tập trung vào sử dụng các động vật mô hình như chuột, ruồi, giun và cá", Yuichiro Nakajima, một tác giả của nghiên cứu đến từ Viện nghiên cứu Khoa học liên ngành tại Tohoku, cho biết.

"Nhưng bởi có hàng triệu loài sinh vật tồn tại trên Trái Đất, điều quan trọng chúng ta cần làm là phải nghiên cứu nhiều loài động vật khác nhau, để mở rộng tri thức của chúng ta hơn nữa".

"Sứa là một trong những động vật như vậy với các đặc điểm sinh học thú vị", Nakajima cho biết thêm. "Ví dụ, chúng có các tế bào hình kim gọi là cnidocytes, được dùng để bắt mồi". Những con sứa Cladonema pacificum mà nhóm nghiên cứu tìm hiểu còn có một đặc điểm đặc trưng là những xúc tu tỏa ra khỏi cơ thể và phân chia như nhánh cây.

Trong nghiên cứu của họ, các nhà khoa học đã khảo sát qua các giai đoạn phát triển khác nhau trong vòng đời của sứa, để tìm hiểu các tế bào sinh sôi nảy nở như thế nào. Cladonema pacificum là một đối tượng phù hợp, bởi nó rất dễ nuôi trong môi trường thí nghiệm và hơn nữa còn có tỷ lệ sinh sản cao.

Sử dụng kỹ thuật chụp ảnh hiển vi huỳnh quanh, các nhà khoa học đã kiểm tra sự phân bố của các tế bào tăng sinh đặc biệt. Đó là những tế bào đóng vai trò rất quan trọng đối với sự phân chia tế bào, ảnh hưởng đến kích thước cơ thể, hình dạng và khả năng tái tạo của sứa.

Quan sát trọn vẹn vòng đời của sứa Cladonema pacificum, các nhà khoa học nhận thấy các tế bào tăng sinh phân phối trên cơ thể chúng theo các mô hình rất khác nhau trong một giai đoạn gọi là "medusa".

Medusa là giai đoạn phát triển của sứa mà bạn dễ bắt gặp nhất. Đó chính là lúc những con sứa bơi xung quanh với những xúc tu rủ xuống từ thân chính của chúng. Trong giai đoạn này, những con sứa đực và cái sẽ cùng nhau sinh sản.

Từ ảnh chụp những con Cladonema pacificum trong giai đoạn medusa, các nhà khoa học nhận thấy các tế bào tăng sinh của chúng được trải đều ở phần chính cơ thể, chính là phần hình chiếc ô của sứa. Ngược lại, tế bào tăng sinh ở xúc tu thường co cụm lại ở những khu vực rải rác tách biệt nhau.

Các cụm tế bào tăng sinh quyết định đến hình thái xúc tu của sứa

Khi các nhà khoa học ngăn chặn sự tăng sinh tế bào xảy ra bằng một hóa chất đặc biệt, họ thấy sự tăng trưởng của sứa bị ức chế. Những con sứa co lại, xuất hiện những khiếm khuyết trong cách phân nhánh xúc tu, cũng như các vấn đề với quá trình tái sinh.

Những kết quả này chỉ ra tế bào tăng sinh chính là chìa khóa để xác định kích thước cơ thể, hình dạng xúc tu và khả năng tái sinh của loài sứa trong giai đoạn sinh dục của chúng.

"Chúng tôi hiện đang cố gắng tìm hiểu các cơ chế phân tử đằng sau sự phát triển và tái sinh của sứa Cladonema", đồng tác giả nghiên cứu Sosuke Fujita cho biết. "Dựa trên nghiên cứu này, [chúng tôi phát hiện] kiểm soát tăng sinh tế bào chính là chiếc chìa khóa để giải mã sự tăng trưởng và tái sinh của sứa".

Trên thực tế, sứa là loài thuộc một nhóm động vật độc nhất trên thế giới - không có cơ thể đối xứng hai bên và còn giữ lại được khả năng tái sinh các bộ phận của cơ thể - đặc điểm mà hầu hết các động vật phức tạp, bao gồm cả con người, đã bị mất trong quá trình tiến hóa.

Nghiên cứu về sự tái sinh của sứa không chỉ làm giàu kho kiến thức của nhân loại về chính loài động vật này, mà còn có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về quá trình tiến hóa sinh học của các loài động vật đối xứng hai bên khác, bao gồm cả con người.

Tham khảo Sciencedaily