Nhờ đâu tôm hùm không yếu đi theo năm tháng và hiếm khi mắc ung thư?

Giờ đây, kết quả giải trình tự đầu tiên về bộ gen tôm hùm đã mang lại những hiểu biết đáng ngạc nhiên về hệ thống miễn dịch và sự ổn định bộ gen của loài này. Một ngày nào đó những phát hiện này có thể giúp trả lời các câu hỏi cơ bản về quá trình lão hóa - không chỉ ở tôm hùm mà còn ở người.

"Tôm hùm rất khác với chúng ta, nhưng chúng ta có nhiều gen tương đồng với loài động vật có vẻ rất xa này", Jose Lopez, nhà sinh vật học tiến hóa phân tử tại Đại học Nova Southeastern, người không tham gia nghiên cứu, cho biết. Lopez gọi công trình mới là “một nỗ lực lớn”, đặc biệt là khi bộ gen của tôm hùm có thể dài hơn bộ gen của con người.

Khác với con người, tôm hùm trở nên khỏe hơn theo năm tháng. Chúng không bị mất sức, không trải qua những thay đổi lớn trong quá trình trao đổi chất, và không mất khả năng sinh sản theo tuổi tác. Thậm chí, tôm hùm phát triển ngày một lớn hơn trong suốt vòng đời. Và trong khi người ta ước tính rằng gần 40% dân số loài người sẽ được chẩn đoán mắc bệnh ung thư vào một thời điểm nào đó, một tài liệu tổng hợp 60 năm nghiên cứu mới tìm ra một trường hợp ung thư ở tôm hùm Mỹ.

Để xem liệu các gen của tôm hùm có giữ bí mật cho tuổi thọ và khả năng chống ung thư của chúng hay không, các nhà nghiên cứu tại Viện Gen Gloucester Marine (GMGI) đã khởi động một dự án giải trình tự toàn bộ bộ gen của tôm hùm vào năm 2015.

Đến năm 2019, công trình nghiên cứu của GMGI, được công bố mới đây trên tạp chí Science Advances, đã cun cấp trình tự bộ gen tôm hùm hoàn chỉnh nhất cho đến nay - ước tính chiếm 72% toàn bộ bộ gen. Khi nhà sinh hóa Andrea Bodnar, nhà sinh học biển Polinski tại GMGI và các đồng nghiệp phân tích dữ liệu, so sánh trình tự gen tôm hùm với trình tự của bảy loài động vật không xương sống ở biển khác, họ đã tìm thấy hàng chục ví dụ trong đó các nhóm gen liên quan đến chức năng tế bào thần kinh, khả năng miễn dịch, tính toàn vẹn bộ gen và sự tồn tại của tế bào, rất phát triển ở tôm hùm.

Nhóm nghiên cứu đã tìm thấy các gen mã hóa nhiều kênh ion hay loại protein giúp các ion đi qua màng tế bào. Kênh ion đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh lý, từ kích hoạt tế bào thần kinh đến kích hoạt tế bào miễn dịch nhận biết các chất lạ. Các kênh ion này cho thấy các tương tác miễn dịch độc đáo có thể góp phần vào khả năng chống lại bệnh tật của tôm hùm, Bodnar nói.

Nhóm nghiên cứu đã rất ngạc nhiên khi phát hiện, so với động vật có vú và ruồi giấm, tôm hùm có ít gen kích hoạt quá trình chết tế bào. Ở hầu hết các loài động vật, quá trình đó ức chế các khối u và loại bỏ các tế bào bị bệnh. Và vì tôm hùm hầu như không bao giờ bị u, nhóm nghiên cứu đã nghĩ ​​sẽ tìm thấy nhiều gen liên quan đến việc kích hoạt quá trình chết tế bào, nhưng thay vào đó, họ tìm thấy nhiều gen ức chế phát triển khối u, cho thấy tôm hùm có thể dựa vào các chiến lược khác để hạn chế sự phát triển của khối u mà không cần giết chết tế bào.

Theo Bodnar, các nghiên cứu tiếp theo sẽ giúp giải thích nhờ đâu tôm hùm hầu như không bị ung thư và sẽ có ngày những hiểu biết đó có thể ứng dụng sang con người. “Con người có tuổi thọ dài đáng kinh ngạc. Nhưng vấn đề với sinh học của con người là chúng ta bị suy giảm sức khỏe và tăng tỷ lệ mắc bệnh khi già đi." Bodnar hy vọng những hiểu biết sâu sắc về bộ gen tôm hùm cuối cùng có thể dẫn đến các loại thuốc mới hoặc hiểu biết mới về vai trò của quá trình trao đổi chất và tuổi thọ.

Trong khi đó, Polinski nhận thấy một ứng dụng tức thì hơn: “Tôm hùm rất nhạy cảm với nhiệt độ của nước. Khi nước ở Bắc Đại Tây Dương ấm lên, những con tôm hùm dọc theo bờ biển phía đông nước Mỹ và Canada di chuyển về phía bắc, làm suy giảm nghề đánh bắt tôm hùm trên khắp miền nam New England". Hiểu thêm về cách tôm hùm phản ứng với những áp lực môi trường như vậy sẽ giúp đoán biết cách chúng di cư trong những năm tới và cấu trúc dân số của chúng sẽ thay đổi như thế nào khi di chuyển, từ đó hỗ trợ các nhà quản lý đánh bắt.