Vì nhiều lý do, những con cá mập trắng lớn nên được coi là những siêu anh hùng sống trong đại dương - chúng to lớn và khỏe mạnh, sống lâu, có thể chữa lành vết thương nhanh chóng và thậm chí có khả năng chúng hiếm khi bị ung thư. Nhưng làm thế nào có thể những người khổng lồ cổ đại này có rất nhiều đặc điểm giống như siêu anh hùng? Các nhà khoa học hiện đã thực hiện một bước quan trọng để trả lời câu hỏi đó bằng cách giải mã toàn bộ bộ gen của cá mập trắng lớn.
Một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế được dẫn dắt bởi các nhà khoa học tại Trung tâm nghiên cứu cá mập Save Our Seas và Viện nghiên cứu Guy Harvey tại Đại học Nova Đông Nam ở Florida đã giải trình tự bộ gen của cá mập trắng lớn (Cararodon carcharias) và so sánh nó với bộ gen của một số loài động vật có xương sống khác. Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra vô số đặc điểm di truyền bất thường có thể giải thích tại sao cá mập trắng là siêu anh hùng (hoặc giám sát, nếu bạn là một con sư tử biển đầy đặn) của biển. Nghiên cứu của họ đã được công bố trực tuyến vào thứ Hai (18/2) trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Science.
Sự ổn định di truyền là chìa khóa
Giải mã bộ gen cá mập trắng lớn không phải là nhiệm vụ nhỏ - bộ gen bao gồm 4,63 tỷ cặp bazơ (các phân tử chứa nitơ tạo nên "nấc thang" của thang DNA), gấp khoảng 1,5 lần bộ gen của con người. "Đó là một nỗ lực khá ấn tượng", Dovi Kacev, một nhà nghiên cứu và sinh thái phân tử biển tại Trung tâm Khoa học Thủy sản Tây Nam Quốc gia ở California, người không tham gia nghiên cứu cho biết.
Gần 60 phần trăm bộ gen của cá mập trắng bao gồm các chuỗi di truyền lặp đi lặp lại, tương tự như những gì nhìn thấy trong bộ gen của con người. Điều đặc biệt về bộ gen của cá mập trắng là nhiều vùng lặp đi lặp lại là mã cho một nhóm gen đặc biệt được gọi là LINE.
Michael Stanhope, nhà sinh vật học tiến hóa tại Đại học Cornell, New York, cho biết: "Chúng tạo ra các bản sao của chúng và sau đó tái xác định ngẫu nhiên ở nhiều vị trí khác nhau trong bộ gen và trong quá trình chúng tạo ra các đứt gãy kép trong DNA cần được sửa chữa". . Stanhope đồng chủ trì nghiên cứu với Nicholas Marra và Mahmood Shivji, các nhà sinh học bảo tồn tại Đại học Nova Đông Nam.
Sự phá vỡ thường xuyên trong DNA làm cho bộ gen không ổn định, điều này thường dẫn đến nguy cơ đột biến gen gây ra vấn đề cao hơn và cuối cùng có thể dẫn đến ung thư. Nhưng cá mập trắng dường như đã phát triển một cách để tránh sự mất ổn định bộ gen như vậy.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng bộ gen của cá mập trắng chứa rất nhiều gen chịu trách nhiệm duy trì sự ổn định di truyền - những thứ như gen sửa chữa DNA và gen ức chế khối u. Và khi các nhà nghiên cứu so sánh các gen ổn định của cá mập trắng với các gen tương tự ở các loài động vật có xương sống khác, chúng đã tìm thấy những thay đổi nhỏ trong trình tự gen gợi ý một kiểu thích nghi tiến hóa cụ thể cho các gen này ở cá mập trắng.
"Hãy nghĩ về nó như điều chỉnh tốt vai trò của các gen này trong việc duy trì sự ổn định bộ gen ở cá mập trắng", Stanhope nói.
Mọi người đã suy đoán rằng cá mập có tỷ lệ ung thư thấp hơn nhiều so với các động vật khác, nhưng "không có nhiều dữ liệu thực sự để nói điều đó một cách chắc chắn," Kacev nói. Tuy nhiên, sự hiện diện phong phú của các gen ổn định thích nghi đặc biệt có thể giải thích khả năng kháng ung thư.
"Nếu bạn muốn ngăn ngừa ung thư, bạn cần duy trì sự ổn định của bộ gen", Stanhope nói, có nghĩa là tránh đột biến gen. Sự tích lũy của các đột biến dư thừa dẫn đến ung thư, nhưng bộ gen cá mập dường như được thiết kế đặc biệt để ngăn chặn điều đó. "Đây là những điều chúng tôi sẽ phải kiểm tra trong phòng thí nghiệm, tuy nhiên, để thực sự biết", ông nói.
Stanhope cũng cảnh báo rằng mặc dù cá mập trắng có thể thích nghi di truyền để ngăn ngừa chúng khỏi ung thư, nhưng điều đó không có nghĩa là tiêu thụ sản phẩm cá mập có thể ngăn ngừa con người khỏi bệnh ung thư, mặc dù những người đề xuất "thuốc thay thế" có thể tuyên bố.
Và những khả năng đặc biệt khác của họ
Di truyền học cũng có thể giải thích một siêu năng lực khác của cá mập trắng: khả năng chữa lành nhanh chóng. Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra một số gen cá mập trắng được biết là đóng vai trò quan trọng trong quá trình chữa lành vết thương của động vật có xương sống. Và, tương tự như các gen ổn định, các gen chữa lành vết thương ở cá mập trắng cũng chịu áp lực chọn lọc tiến hóa tích cực tương tự, có nghĩa là có xu hướng số lượng các đặc điểm có lợi này tăng lên.
"Chúng tôi cũng tìm thấy sự phong phú về gen cho cả việc chữa lành vết thương và gen ổn định bộ gen ở cá mập trắng so với các loài động vật có xương sống khác", Stanhope nói. Nói cách khác, bộ gen của cá mập trắng có tỷ lệ các loại gen này cao hơn so với những gì được thấy trong bộ gen của động vật có xương sống khác.
Trong khi nhóm nghiên cứu phát hiện ra một số gen có thể chịu trách nhiệm cho nhiều khả năng siêu cá mập trắng lớn, có một đặc điểm không được bộ gen giải thích rõ ràng: đó là người đánh hơi nhạy cảm của cá mập.
Cá mập được biết đến là người có khứu giác nhạy bén, vì vậy các nhà nghiên cứu dự kiến sẽ tìm thấy nhiều gen thụ thể khứu giác (OR), là gen chịu trách nhiệm cho việc phân loại hiệu quả của các động vật có xương sống khác. Nhưng bộ gen của cá mập trắng chứa rất ít các gen này. Thay vào đó, những gì các nhà nghiên cứu tìm thấy là một loại gen khác, được gọi là gen vomeonasal. Những gen này cũng có thể liên quan đến nhận thức về mùi, nhưng chúng thường không phong phú như gen OR, Stanhope nói. Tuy nhiên, trong bộ gen của cá mập trắng, có hơn chục gen vomeonasal, vì vậy các nhà nghiên cứu cho rằng có thể những gen đó thúc đẩy nhận thức về cá mập trắng.
Kacev nói: "Chúng ta vẫn đang ở một điểm tại đây, nơi chúng ta đang trầy xước bề mặt, nhưng việc có bộ gen này cho chúng ta một điểm khởi đầu để giải quyết những câu hỏi này một cách chi tiết hơn". Nghiên cứu này chắc chắn sẽ giúp trả lời các câu hỏi về các loài khác, ông nói thêm. "Hiểu về bộ gen của cá mập trắng không chỉ quan trọng đối với cá mập trắng, mà nó còn là một giàn giáo hoặc điểm xuất phát để hiểu các loài liên quan."
Cá mập trắng lớn là một trong những sinh vật biển được công nhận nhất trên thế giới, nhưng quần thể của chúng đang vật lộn khi mọi người tiếp tục săn lùng chúng vì sợ hãi và tham lam. Kacev nói: "Mọi người có những hình ảnh này được mô tả trong các bộ phim và chương trình TV như là những cỗ máy giết chóc này". Tuy nhiên, thực tế là con người giết cá mập nhiều hơn nhiều so với cá mập giết người.
"Con người giết rất nhiều, hàng triệu con cá mập mỗi năm trên khắp thế giới vì những lý do ngớ ngẩn, giả mạo; vì súp vi cá mập và đủ loại lý do thực sự bi thảm", Stanhope nói. Các nhà nghiên cứu hy vọng nghiên cứu của họ giúp nhiều người nhận ra những loài động vật có xương sống cổ này đặc biệt như thế nào.
"Tôi hy vọng rằng mọi người nhận ra sự thích nghi sinh học đáng chú ý của những con vật này và do đó, có một sự đánh giá cao hơn đối với chúng," Stanhope nói.
