Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Nghiên cứu bộ gen cho thấy con sứa phát triển thành những người đẹp nổi, thay vì đứng yên như san hô hay hải quỳ.
Sứa mờ, san hô đầy màu sắc và hải quỳ vẫy có những cơ thể rất khác nhau nhưng tất cả đều rơi trên cùng một nhánh lớn trong cây gia đình động vật. Sứa thực sự bắt đầu thả neo xuống đáy biển, giống như san hô và hải quỳ. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ Okinawa (OIST) gần đây đã phát hiện ra gen nào cho phép sứa tốt nghiệp từ giai đoạn đứng yên này và bơi xuống biển.
Đầu vòng đời, sứa phát triển từ ấu trùng thành polyp – những cấu trúc bất động, giống như thân cây bắt nguồn từ trầm tích. Hải quỳ và san hô sống cuộc sống của chúng ở trạng thái này, chúng mang lại cho chúng cái tên anthozoa hay “động vật hoa” trong tiếng Hy Lạp. Sứa tự tách mình khỏi anthozoi bằng cách có thể phát triển từ giai đoạn polyp đến giai đoạn medusa, nở rộ thành những sinh vật phát sáng như chuông mà chúng ta biết và yêu thích.
Nghiên cứu mới, được công bố vào ngày 16 tháng 4 năm 2019 trên tạp chí Nature Ecology & Evolution , báo cáo bộ gen của hai loài sứa và điều tra lý do tại sao một số sinh vật có thể bước vào giai đoạn medusa trong khi những loài khác vẫn đóng băng dưới dạng polyp. Bộ gen có thể được duyệt trực tuyến và so sánh với các loài khác trên máy chủ OIST BLAST.
Các nhà nghiên cứu và đồng nghiệp của OIST từ Nhật Bản và Đức đã so sánh bộ gen của một loài sứa mặt trăng (Aurelia aurita) và một loài sứa hộp khổng lồ (Morbakka virulenta). Trong tiếng Nhật, những loài này được gọi là “sứa nước” và “sứa lửa”. Sứa lửa có nọc độc cao và nợ tên của nó là vết đốt đau đớn.
“Bằng cách so sánh hai loại sứa khác nhau, chúng tôi dự kiến sẽ xác định một số quy tắc phổ biến về cách tạo ra giai đoạn medusa”, Tiến sĩ Konstantin Khalturin, tác giả đầu tiên của nghiên cứu và là nhà khoa học thuộc Đơn vị Genomics OIST do Giáo sư Noriyuki Satoh dẫn đầu. . Khi một con sứa thoát khỏi giai đoạn polyp của nó và rời khỏi đáy biển đầy cát, các gen khác nhau sẽ chuyển sang thúc đẩy sự phát triển của nó. Để xác định các gen đặc biệt này, trước tiên các nhà nghiên cứu phải lập danh mục tất cả các gen có trong các loài sứa mẫu của chúng.
“Sau đó chúng tôi đã xem xét cách các gen này hoạt động trong giai đoạn polyp và sứa trong vòng đời của chúng”, Khalturin nói.
Các nhà nghiên cứu đã giải trình tự bộ gen hoàn chỉnh của một con sứa mặt trăng từ biển Baltic và sứa hộp khổng lồ từ Nhật Bản. Bộ gen chứa tất cả các hướng dẫn để xây dựng và duy trì một sinh vật, được mã hóa trong các khối xây dựng riêng lẻ được gọi là gen. Cùng với thành phần di truyền của một sinh vật, thứ tự các khối xây dựng này tồn tại giúp xác định cách thức một sinh vật phát triển. Các nhà nghiên cứu đã so sánh bộ gen của loài sứa mới được giải mã của chúng với bộ gen từ san hô và hải quỳ, xác định chính xác gen nào xuất hiện ở mỗi loài động vật và theo trình tự nào.
“Chúng tôi hy vọng rằng tổ chức bộ gen ở hai loài sứa sẽ giống nhau hơn là bộ gen của hải quỳ hoặc san hô,” Khalturin nói. Đáng ngạc nhiên, thứ tự gen trong bộ gen của thạch mặt trăng giống với anthozoi gần hơn nhiều so với sứa lửa. Ngược lại, thành phần di truyền của hai loài sứa hầu như không chồng chéo; bộ gen của chúng khác nhau mạnh mẽ như con người làm từ nhím biển.
Kết quả cho thấy bộ gen sứa hộp khổng lồ phải được cải tổ mạnh mẽ tại một số điểm trong quá trình tiến hóa của nó. Sự tương đồng giữa các mặt trăng và thạch hộp khổng lồ đã thuyết phục các nhà nghiên cứu rằng không có khu vực phổ quát nào trong bộ gen của loài sứa chịu trách nhiệm điều phối sự hình thành giai đoạn medusa.
Một câu hỏi vẫn còn: tại sao san hô và hải quỳ không thể bước vào giai đoạn sứa?
Để giải quyết bí ẩn này, các nhà nghiên cứu đã đánh giá gen nào hoạt động trong giai đoạn polyp và medusa của cả hai loài sứa. Họ đã so sánh các kiểu biểu hiện gen khác biệt này với các kiểu được quan sát ở 11 loài khác nhau – nhóm phân loại bao gồm medusozoi và anthozoi. Đáng chú ý, họ phát hiện ra rằng san hô và hải quỳ chứa khoảng hai phần ba gen hoạt động trong giai đoạn medusa của sứa mặt trăng.
Nhưng sứa mặt trăng có một bộ công cụ di truyền đặc biệt: một kho gen ưu tú của các gen kích hoạt trong giai đoạn medusa của chúng nhưng không có trong anthozoi. Không có giai đoạn sứa, san hô và hải quỳ thiếu gen để phát triển một số cơ quan và mô, chẳng hạn như mắt và cơ bắp bơi chuyên dụng. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng sứa nước và lửa chia sẻ khoảng 100 gen đặc trưng của loài này chỉ bật trong giai đoạn sứa của chúng. Một tỷ lệ lớn các gen này mã hóa cho các yếu tố phiên mã, các protein điều chỉnh các gen được biểu hiện, khi nào và với số lượng bao nhiêu.
Sắp tới, các nhà nghiên cứu có kế hoạch sắp xếp bộ gen của một loài sứa hộp địa phương có tên là ong biển Okinawa (Chironex yamaguchii, “habu-Kurage”), sẽ cung cấp một so sánh gần hơn với loài sứa lửa. Các nghiên cứu trong tương lai có thể thúc đẩy sự hiểu biết của chúng ta về cách loài sứa phát triển và điều gì làm cho chúng khác biệt với anh em blobby của chúng và các sinh vật khác của vực sâu.
Nguồn tin tức:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Khoa học và Công nghệ Okinawa (OIST) . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :