Hiểu được cách các gene giúp gấu nước chống lại bức xạ có thể mở ra nhiều ứng dụng, từ bảo vệ phi hành gia khỏi bức xạ trong các sứ mệnh không gian đến cải thiện việc điều trị ung thư.

Gấu nước (tardigrade), thuộc nhóm các động vật có kích thước hiển vi có tám chân, từ lâu đã thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học vì khả năng sống sót trong điều kiện cực đoan, bao gồm mức bức xạ cao hơn ngưỡng gây chết người gần 1.000 lần. Hiện có khoảng 1.500 loài gấu nước được biết đến, nhưng chỉ có một số ít được nghiên cứu kỹ lưỡng.

Hình minh họa. Nguồn: Science Photo Library

Khoảng sáu năm trước, Lingqiang Zhang, nhà sinh học phân tử và tế bào tại Viện Lifeomics Bắc Kinh, và các đồng nghiệp đã đến dãy núi Funiu ở tỉnh Hà Nam, Trung Quốc, để thu thập mẫu rêu. Tại phòng thí nghiệm và qua kính hiển vi, họ đã xác định một loài gấu nước chưa được ghi nhận trước đó, và đặt tên cho nó là Hypsibius henanensis.

Khi các nhà nghiên cứu cho H. henanensis tiếp xúc với mức bức xạ 200 và 2.000 Gray (đơn vị đo lường mức hấp thụ bức xạ) – cao hơn nhiều so với mức có thể sống sót ở con người – họ nhận thấy 2.801 gene liên quan đến sửa chữa DNA, phân chia tế bào và đáp ứng miễn dịch trở nên hoạt động mạnh.

Một trong những gene này, có tên TRID1, mã hóa một loại protein giúp sửa chữa các đứt gãy kép trong DNA bằng cách thu hút các protein chuyên biệt tới các vị trí tổn thương. “Đây là một gene mới mà như tôi biết, chưa ai nghiên cứu trước đó,” theo Bob Goldstein - nhà sinh học tế bào tại Đại học Bắc Carolina, Chapel Hill, người đã nghiên cứu gấu nước trong 25 năm.

Nhóm nghiên cứu cũng ước tính rằng khoảng 0,5–3,1% số gene của gấu nước H. henanensis được thu nhận từ các sinh vật khác thông qua một quá trình gọi là chuyển gene ngang. Một gene có tên DODA1, dường như được thu nhận từ vi khuẩn, giúp gấu nước tạo ra bốn loại sắc tố chống oxy hóa gọi là betalain. Các sắc tố này có khả năng làm sạch một số hóa chất phản ứng có hại mà bức xạ gây ra bên trong tế bào, chiếm từ 60–70% tác động gây hại của bức xạ.
Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm điều trị tế bào người với một trong các betalain của gấu nước và nhận thấy tế bào này có khả năng sống sót tốt hơn dưới tác động của bức xạ so với các tế bào không được điều trị. Những phát hiện này có thể giúp bảo vệ con người khỏi bức xạ trong công việc dọn dẹp ô nhiễm hạt nhân, trong các sức mệnh không gian hoặc cải thiện việc điều trị ung thư.

Bên cạnh đó, các cơ chế phân tử cho phép gấu nước chịu đựng các điều kiện khắc nghiệt khác như nhiệt độ cực đoan, thiếu oxy, mất nước và đói. Nghiên cứu các cơ chế này có thể mang lại nhiều ứng dụng như kéo dài tuổi thọ của các chất khó bảo quản như vaccine.


Nguồn: