Cá molly Amazon (Poecilia formosa) gồm toàn con cái. Suốt 100.000 năm qua, chúng vẫn giao phối với cá molly đực thuộc các loài khác để kích hoạt quá trình tự nhân bản, hay sinh sản đơn tính cái (gynogenesis), nhưng con non không mang ADN của những con đực đó.
Việc cá molly Amazon có thể tồn tại trong thời gian như vậy từ lâu đã là một bí ẩn với giới khoa học. Theo Edward Ricemeyer, nhà sinh học tính toán tại Đại học Ludwig Maximilian Munich, các mô hình về cách đột biến gene tích lũy trong sinh sản vô tính cho thấy, cá molly Amazon "đáng lẽ đã tuyệt chủng sau khoảng 10.000 năm". Các chuyên gia thắc mắc, làm thế nào chúng không tích lũy đột biến có hại trong khi quá trình chọn lọc tự nhiên không loại bỏ những đột biến này liên tục.
Để tìm hiểu, Ricemeyer cùng đồng nghiệp kiểm tra gene của một số con cá molly Amazon và phát hiện chúng đã tự "dọn dẹp" gene suốt thời gian dài. Nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí Nature.
Cá molly Amazon. Ảnh: Science.org
Molly Amazon là loài cá nhỏ, vây tròn, không lớn hơn ngón tay cái. Được đặt tên theo tộc nữ chiến binh trong thần thoại Hy Lạp, loài cá này xuất hiện khi một con cá molly Đại Tây Dương (Poecilia mexicana) cái ghép đôi với cá molly vây buồm (Poecilia latipinna) đực. Quá trình giao phối giữa những cá thể khác loài thường tạo ra con non vô sinh, nhưng trường hợp này lại tạo ra loài mới có khả năng sinh ra những bản sao giống bản gốc.
Phân tích gene chỉ ra, các đột biến có hại xuất hiện ở cá molly Amazon với tần suất tương đương những họ hàng sinh sản hữu tính. Tuy nhiên, loài vật này dường như tận dụng một quá trình di truyền ít được biết đến nhằm đảm bảo các đột biến đó được loại bỏ hoặc sửa chữa.
Quá trình này gọi là chuyển đổi gene, hoạt động bằng cách thay thế một đoạn ADN nhiễm sắc thể bằng đoạn tương ứng sao chép từ một trình tự giống như vậy trên nhiễm sắc thể khác. Động vật có vú, bao gồm con người, cũng có khả năng này, chủ yếu để sửa chữa tổn thương ADN.
Nhưng với cá molly Amazon, chuyển đổi gene dường như đóng vai trò tương tự tái tổ hợp chéo - quá trình trộn lẫn gene từ bố và mẹ ở loài sinh sản hữu tính. Giống như tái tổ hợp chéo, chuyển đổi gene tạo ra sự đa dạng di truyền ở cá molly Amazon để chọn lọc tự nhiên tác động, từ đó loại bỏ và sửa chữa những đột biến không mong muốn.
Giới khoa học từng nghi ngờ các loài sinh sản vô tính có giải pháp này, nhưng theo Ricemeyer, đây là lần đầu tiên điều đó thực sự được chứng minh. Hiện chưa rõ có phải mọi loài sinh sản vô tính đều sử dụng quá trình di truyền tương tự hay không, nhưng ông hy vọng nghiên cứu trong tương lai sẽ giúp giải đáp.
Ricemeyer cho biết, việc hiểu rõ những quá trình di truyền này có thể mang lại nhiều ứng dụng, từ biến đổi gene cây trồng đến điều trị bệnh. Ông lưu ý, ung thư là căn bệnh trong đó một dòng tế bào nhân bản tích lũy các đột biến khiến nó phát triển vượt trội và lấn át những dòng tế bào không đột biến. Do đó, khả năng nhân bản của cá molly Amazon có thể giúp chống lại một mối đe dọa sức khỏe lớn với con người.
Thu Thảo (Theo National Geographic, AZ Animals)
