Tái tạo bộ gene của tổ tiên chung của tất cả các loài động vật có vú
Mọi loài động vật có vú hiện đại, từ thú mỏ vịt đến cá voi xanh, đều có nguồn gốc từ một tổ tiên chung sống cách đây 180 triệu năm. Chúng ta không biết nhiều về loài động vật này, nhưng giờ đây, một nhóm nghiên cứu quốc tế đã tìm cách tái tạo lại bộ gene của nó. Kết quả đã được công bố trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia (PNAS)vào ngày 26/9.
“Kết quả này có ý nghĩa lớn trong việc tìm hiểu về sự tiến hóa của động vật có vú và các nỗ lực bảo tồn chúng”, Harris Lewin, giáo sư về tiến hóa và sinh thái học ở Đại học California, Davis, tác giả chính của bài báo cho biết.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng trình tự gene chất lượng cao của 32 loài đang sống, đại diện cho 23 trong số 26 bộ động vật có vú đã biết. Trong đó bao gồm con người, tinh tinh, gấu túi, thỏ, lợn biển, gia súc, tê giác, dơi và tê tê. Nghiên cứu cũng sử dụng bộ gene của cá sấu Trung Quốc và gà để làm nhóm đối chứng. Một số bộ gene này đang được xây dựng nằm trong Dự án Bộ gene sinh học Trái đất (Earth BioGenome Project) và các nỗ lực giải trình tự gene đa dạng sinh học trên quy mô lớn khác.
Tổ tiên động vật có vú đầu tiên trên Trái đất có thể trông giống như động vật đã biến thành hóa thạch này, Morganucodon (bên trái) sống cách đây khoảng 200 triệu năm. Nguồn: futurity.org
Kết quả cho thấy tổ tiên của động vật có vú có 19 nhiễm sắc thể thường, kiểm soát sự kế thừa các đặc trưng của sinh vật, bên cạnh những đặc trưng được kiểm soát bởi nhiễm sắc thể liên kết giới tính (chúng được ghép đôi trong hầu hết các tế bào, tạo thành 38 cặp nhiễm sắc thể), cộng với hai nhiễm sắc thể giới tính, theo Joana Damas, tác giả đầu tiên của nghiên cứu và là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Trung tâm Hệ gene UC Davis. Nhóm nghiên cứu đã xác định được 1215 vùng gene xuất hiện nhất quán trên cùng một nhiễm sắc thể với thứ tự giống nhau trên tất cả 32 bộ gene. Damas cho biết, trong bộ gene của tất cả động vật có vú, những vùng này chứa các gene đóng vai trò quan trọng đối với sự phát triển phôi thai.
Nhiễm sắc thể ổn định hơn 300 triệu năm
Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy 9 nhiễm sắc thể nguyên vẹn, và các đoạn nhiễm sắc thể ở tổ tiên động vật có vú. Họ nhận thấy thứ tự gene của các nhiễm sắc thể này tương tự với nhiễm sắc thể của các loài chim hiện đại. “Phát hiện đáng chú ý này cho thấy sự ổn định về hướng và trật tự của các gene trên nhiễm sắc thể trong khung thời gian tiến hóa kéo dài hơn 320 triệu năm”, Lewin nói.
Ngược lại, khu vực nằm giữa các vùng được bảo tồn này chứa nhiều trình tự lặp lại hơn, dễ bị phá vỡ, tái sắp xếp và sao chép trình tự hơn. Đây cũng là những động lực chính của quá trình tiến hóa bộ gene. “Việc tái tạo bộ gene tổ tiên của các loài động vật có vú có ý nghĩa rất quan trọng trong việc giải thích vị trí và lý do về áp lực chọn lọc khác nhau giữa các bộ gene. Nghiên cứu đã thiết lập mối liên hệ rõ ràng giữa cấu trúc nhiễm sắc thể, điều hòa gene và sự bảo tồn di truyền liên kết”, Giáo sư William Murphy, Đại học Texas A&M, người không tham gia vào nghiên cứu nhận xét. “Kết quả này cung cấp nền tảng để đánh giá vai trò của chọn lọc tự nhiên trong quá trình tiến hóa nhiễm sắc thể trên cây tiến hóa của động vật có vú”.
Các nhà nghiên cứu cũng nhận thấy, các phân độ động vật có vú có tốc độ tái cấu trúc của nhiễm sắc thể khác nhau. Chẳng hạn, trong phân bộ động vật nhai lại (dẫn đến hươu, cừu và gia súc hiện đại) đã tăng tốc tái cấu trúc cách đây 66 triệu năm, khi một vụ va chạm với tiểu hành tinh đã giết chết khủng long và dẫn đến sự trỗi dậy của động vật có vú.
Việc giải mã cách tái cấu trúc nhiễm sắc thể đóng vai trò rất quan trọng trong việc tìm hiểu sự hình thành các loài, sự thích nghi và tính nhạy cảm với bệnh tật. Các tác giả cho biết, kết quả này sẽ giúp chúng ta hiểu được vấn đề di truyền học đằng sau sự thích nghi đã giúp các loài động vật có vú phát triển trên một hành tinh liên tục thay đổi trong 180 triệu năm qua.
Thanh Bình tổng hợp
Nguồn: https://phys.org/news/2022-09-reconstruct-genome-common-ancestor-mammals.html
