Cá gai: Căng thẳng khi đối diện với kẻ săn mồi có thể ảnh hưởng đến con cái chúng
Cá đực khi tiếp xúc với kẻ săn mồi sẽ sinh ra những đứa con trai có tính cách táo bạo hơn, liều mạng hơn. Mặt khác, cá mẹ tiếp xúc với kẻ săn mồi sẽ sinh ra những đứa con hay lo âu – bất kể giới tính.
Cá gai, với những hành vi phức tạp của chúng, quả thực là một chủ đề nghiên cứu thú vị. Ảnh: Brian Stauffer
Cá bố mẹ khi phải đối diện với kẻ săn mồi sẽ truyền thông tin về môi trường rủi ro cho con cái của chúng thông qua những thay đổi trong biểu hiện gene – những thông tin đó ảnh hưởng đến con cái khác nhau như thế nào tùy thuộc vào giới tính của cá bố mẹ. Nhóm nghiên cứu của tôi* đã phát hiện ra điều này bằng cách xem xét cá gai – một loài cá nước ngọt nhỏ, trong đó những con đực có màu sắc rực rỡ lãnh trách nhiệm chăm sóc cho những quả trứng. Mới đây, chúng tôi đã xuất bản công trình của mình trên Journal of Animal Ecology.
Đầu tiên, chúng tôi cho cá bố mẹ tiếp xúc với những kẻ săn mồi. Sau đó, chúng tôi xem xét hành vi cũng như cách các gene được biểu hiện trong não của con cái chúng. Chúng tôi nhận thấy rằng giới tính của con cá tiếp xúc với kẻ săn mồi có ý nghĩa quan trọng, nhưng đáng ngạc nhiên là giới tính của con cái cũng là yếu tố thay đổi cách thông tin ảnh hưởng đến hành vi.
Cá đực khi tiếp xúc với kẻ săn mồi sẽ sinh ra những đứa con trai có tính cách táo bạo hơn, liều mạng hơn, nhưng trải nghiệm của cá bố lại không ảnh hưởng đến mức độ liều lĩnh của đứa con gái. Mặt khác, cá mẹ tiếp xúc với kẻ săn mồi sẽ sinh ra những đứa con hay lo âu – bất kể giới tính. Những đứa con trai và con gái này có các kiểu biểu hiện gen khác nhau, tương thích với kết quả hành vi mà chúng tôi xem xét được.
Chúng tôi cũng đã nghiên cứu xem liệu những thay đổi này có tiếp nối sang thế hệ thứ hai hay không. Ở những đứa cháu, chúng tôi lại tìm thấy các kiểu kế thừa phức tạp cụ thể theo giới tính. Vậy chúng vận hành như thế nào? Không phải trải nghiệm đã thay đổi các gene mà cá bố mẹ truyền lại. Thay vào đó, thứ đã thay đổi là cách những gene đó được biểu hiện ở thế hệ con cái. Sự biến đổi trong biểu hiện gene này được gọi là di truyền biểu sinh.
Thông qua di truyền học biểu sinh, cá bố mẹ có thể truyền lại thông tin cho thế hệ cá gai tiếp theo giống như những con đang phát triển trong những quả trứng này. Ảnh: Jennifer Hellman
Tác động xuyên thế hệ cũng có ở người
Phòng thí nghiệm của tôi thường quan tâm đến việc trải nghiệm của động vật ảnh hưởng như thế nào đến sự phát triển và hành vi của thế hệ con cháu. Các nhà sinh học gọi đây là tính mềm dẻo xuyên thế hệ (transgenerational plasticity), và nó cho phép bố mẹ cung cấp cho con gái thông tin về môi trường trước khi con cái được sinh ra. Chẳng hạn, ở chuột, khi những con bố được huấn luyện để sợ một mùi hương đặc biệt nào đó, thế hệ con của chúng cũng sẽ sợ mùi đó ngay cả khi chúng chưa được huấn luyện để làm thế.
Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy tác động xuyên thế hệ ở tất cả các loài – kể cả ở người. Ở người, trải nghiệm của thế hệ ông bà – chẳng hạn như thói quen ăn uống hoặc hút thuốc – có thể tác động mạnh, đặc thù theo giới tính, đối với việc tăng cân ở cháu. Nhưng nghiên cứu về thay đổi hành vi khó hơn nhiều so với nghiên cứu việc tăng cân, và nghiên cứu của chúng tôi, mặc dù ở cá, là một trong những nghiên cứu kỹ lưỡng nhất cho đến nay kiểm tra giới tính và hành vi trong tính mềm dẻo xuyên thế hệ.
Các nghiên cứu như thế này có thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn rằng những sự kiện gây căng thẳng ngày nay có thể ảnh hưởng đến các thế hệ tương lai như thế nào. Nó có thể đúng với bất cứ thứ gì, từ nghèo đói hoặc rối loạn căng thẳng sau sang chấn (PTSD) ở người cho đến biến đổi khí hậu ở cá rạn.
Cần tiến hành thêm các nghiên cứu
Sự hiểu biết của các nhà nghiên cứu về cơ chế của các tác động đặc thù theo giới tính cho đến này vẫn còn rất hạn chế. Làm thế nào để trải nghiệm của người bố có thể ảnh hưởng đến con trai theo cách này và theo cách khác đối với con gái? Hơn nữa, những tác động đặc thù theo giới tính kiểu này có thể mang lại lợi ích gì cho các thế hệ tương lai hay không? Các nhà nghiên cứu biết rằng cơ chế này cũng tồn tại ở người, nhưng liệu sự khác biệt về giới tính này có hại hay có lợi thì vẫn còn là một điều bí ẩn.
Cách bố mẹ nuôi dạy con cái cũng đóng một vai trò rất lớn trong việc xác định hành vi. Nhóm nghiên cứu của tôi muốn hiểu rõ hơn về mức độ căng thẳng trong cuộc sống của bố mẹ có thể thay đổi cách họ tương tác với con cái hay không. Ví dụ, nếu người bố bị căng thẳng và truyền những ảnh hưởng đó thông qua các thay đổi biểu sinh cho tinh trùng, chúng có tự thay đổi hành vi của người cha nhằm phóng đại hoặc giảm thiểu những thay đổi biểu sinh đó không?
Chúng tôi hiện đang tiến hành các thí nghiệm này trên cá gai và hy vọng rằng những gì chúng tôi phát hiện cũng sẽ giúp hiểu hơn về con người.
* Tác giả của bài này là Jennifer Hellmann, Phó Giáo sư Sinh học, Đại học Dayton
Hà Trang tổng hợp
Nguồn: In fish, parents’ stressful experiences influence offspring behavior via epigenetic changes
Epigenetic Modifications: Basic Mechanisms and Role in Cardiovascular Disease
