Gấu nước quan sát dưới kính hiển vi điện tử quét màu. Ảnh: Steve Gschmeissner/Science Photo Library
Nhà sinh vật học phân tử, tiến sĩ De Cian, và đồng nghiệp chiếu tia gamma vào những con gấu nước. Dòng tia đó mạnh gấp hàng trăm lần bức xạ cần thiết để gây chết người. Tuy nhiên, gấu nước vẫn sống sót, tiếp tục hoạt động như thể không có gì xảy ra. Giới khoa học từ lâu đã biết gấu nước có khả năng chống bức xạ, nhưng tới nay, De Cian và các nhà nghiên cứu khác mới tìm ra bí quyết phía sau sức sống của chúng. Họ phát hiện gấu nước là bậc thầy về hồi phục phân tử, có thể nhanh chóng lắp ráp lại những đoạn ADN bị đứt vỡ, theo 2 nghiên cứu công bố lần lượt hồi tháng 1 trên trang eLife và hôm 12/4 trên tạp chí Current Biology.
Các nhà khoa học tìm cách phá hủy năng lực tự vệ của gấu nước suốt nhiều thế kỷ. Năm 1776, Lazzaro Spallanzani, nhà tự nhiên học người Italy, mô tả gấu nước có thể khô kiệt hoàn toàn, sau đó tái sinh khi vẩy nước. Trong nhiều thập kỷ tiếp theo, giới nghiên cứu nhận thấy gấu nước có thể chịu áp suất cực cao, đông lạnh sâu và thậm chí hành trình vào không gian.
Năm 1963, một nhóm nhà nghiên cứu người Pháp nhận thấy gấu nước có thể chịu tia X mạnh. Trong nghiên cứu gần đây hơn, một số loại gấu nước có thể chịu lượng bức xạ cao gấp 1.400 lần so với mức cần thiết để gây chết người. Bức xạ rất nguy hiểm bởi nó phá vỡ chuỗi ADN. Tia năng lượng cao chiếu vào phân tử ADN có thể gây ra tổn thương trực tiếp. Nó cũng gây hại bằng cách đâm vào phân tử khác bên trong tế bào. Phân tử bị biến đổi đó có thể tấn công ADN.
Các nhà khoa học nghi ngờ gấu nước có thể ngăn chặn hoặc xóa bỏ tổn thương này. Năm 2016, nhóm nghiên cứu ở Đại học Tokyo phát hiện một protein gọi là Dsup dường như bảo vệ gene của gấu nước trước tia năng lượng cao và phân tử bị biển đổi. Họ kiểm tra giả thuyết bằng cách đặt Dsup vào tế bào con người và bắn tia X vào chúng. Tế bào có Dsup ít bị tổn thương hơn tế bào không có protein từ gấu nước.
Nghiên cứu đó khiến De Cian chú ý tới gấu nước. Bà và đồng nghiệp nghiên cứu những con gấu nước thu thập trong vườn nhà tại Paris, cùng với một loài ở Anh và loài khác ở Nam Cực. Theo kết quả nghiên cứu, tia gamma phá hủy ADN của gấu nước nhưng không giết chết chúng. Trong một nghiên cứu độc lập khác, Courtney Clark-Hachtel, nhà sinh vật học ở Đại học Bắc Carolina ở Asheville, và cộng sự nhận thấy gấu nước có các gene bị đứt đoạn.
Những phát hiện trên cho thấy bản thân protein Dsup không ngăn chặn tổn thương ADN, dù chúng có thể bảo vệ một phần. Rất khó biết chắc chắn bởi các nhà khoa học vẫn đang tìm cách tiến hành thí nghiệm với gấu nước. Ví dụ, họ không thể biến đổi chúng mà không có gene Dsup để xem chúng xử lý bức xạ như thế nào.
Cả hai nghiên cứu mới hé lộ một bí quyết khác của gấu nước. Chúng sẽ nhanh chóng sửa chữa ADN bị phá vỡ. Sau khi gấu nước tiếp xúc với bức xạ, tế bào của chúng sử dụng hàng trăm gene để tạo ra một lượng protein mới. Nhiều gene trong số này quen thuộc với các nhà sinh vật học, bởi những loài khác, bao gồm con người, sử dụng chúng để sửa chữa ADN tổn thương. Tế bào của con người liên tục sửa chữa gene. Chuỗi ADN trong một tế bào người bình thường bị đứt vỡ khoảng 40 lần một ngày và mỗi lần, tế bào đều sửa lại chúng. Gấu nước tạo ra tế bào sửa chữa với số lượng lớn đến mức đáng kinh ngạc.
Nhóm của De Cian phát hiện bức xạ cũng khiến gấu nước tạo ra một số protein chưa từng thấy ở động vật khác. Hiện nay, chức năng của chúng gần như vẫn là một bí ẩn. Các nhà khoa học chọn TRD1, một protein đặc biệt dồi dào để nghiên cứu. Khi thêm vào tế bào người, nó dường như giúp tế bào chịu tổn thương ở ADN. Concordet suy đoán TRD1 có thể bám chặt vào nhiễm sắc thể và giữ chúng ở hình dạng đúng, thậm chí khi các chuỗi ADN bắt đầu hư hại.
Nghiên cứu protein như TRD1 không chỉ hé lộ siêu năng lực của gấu nước mà còn có thể dẫn tới ý tưởng mới nhằm điều trị nhiều chứng bệnh. Tổn thương ADN đóng vai trò lớn trong nhiều loại ung thư.
An Khang (Theo eLife)
