Suy tàn cấp độ phân tử của các gen quy định men răng ở động vật không răng doc
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (131.92 KB, 11 trang )
Suy tàn cấp độ phân tử của
các gen quy định men răng ở
động vật không răng
Các nhà sinh học thuộc đại học
California đã báo cáo những bằng
chứng mới về thay đổi tiến hóa
được tìm thấy trong các dữ liệu hóa
thạch và hệ gen của sinh vật ngày
nay, một lần nữa chứng minh cho
thuyết tiến hóa của Darwin.
Các nhà khoa học đã liên hệ quá
trình mất dần men răng trong dữ
liệu hóa thạch với sự suy tàn ở cấp
độ phân tử của gen enamelin, một
gen liên quan tới sự hình thành men
răng ở các động vật có vú.
Men răng là chất cứng nhất trong
cơ thể các loài có xương sống, và
hầu hết động vật có vú đều có răng
với lớp phủ này.
Tuy nhiên, cũng có những động vật
có vú không có răng khoáng hóa
(ví dụ, cá voi tấm sừng hàm, thú ăn
kiến, tê tê) và có cả những động vật
có răng nhưng không có men răng
(ví dụ, lười, lợn đất, cá nhà táng
nhỏ). Các bằng chứng hóa thạch đã
cho biết chính xác men răng đã
biến mất ở những loài này từ khi
nào.
“Dữ liệu hóa thạch gần như chỉ giới
hạn ở các mô cứng như xương và
răng,” Mark Springer, giảng viên
sinh học, trưởng nhóm nghiên cứu,
cho biết. “Với hạn chế này, có rất ít
cơ hội để chúng ta kiểm tra sự phát
triển cùng nhau của các gen hiện có
trong cơ thể các sinh vật ngày nay
và các đặc tính hình thái được lưu
giữ trong hóa thạch.”
Năm 2007, Springer cùng Robert
Meredith và John Gatesy đến từ
khoa Sinh đại học California tại
Riverside đã bắt đầu một khảo sát
về các loài động vật không có men
răng, trong đó tập trung vào gen
enamelin. Họ dự đoán rằng những
loài này sẽ có các bản sao của gen
mã hóa protein enamelin quy định
răng, và những bản sao này sẽ là
bằng chứng về sự suy tàn gen ở cấp
độ phân tử.
“Các động vật không có men răng
có tổ tiên là những động vật có
răng và men răng,” Springer nói.
“Chúng tôi dự đoán rằng ở các các
động vật ngày nay, chúng ta sẽ tìm
thấy những bằng chứng cho thấy
các gen quy định men răng như
enamelin chẳng hạn bị suy tàn ở
cấp độ phân tử, và những gen này
chỉ còn tồn tại như một dấu vết của
đặc điểm xa xưa, chúng không còn
thực sự cần thiết cho sự tồn tại của
con vật.”
Giờ đây phòng thí nghiệm của ông
đã tìm thấy bằng chứng về những
lỗ hổng phân tử này trong hệ gen
của các động vật ngày nay. Với
việc sử dụng các công nghệ xếp
chuỗi gen hiện đại, Meredith khám
phá ra những biến đổi trong gen
enamelin phá vỡ quá trình mã hóa
protein enamelin, dẫn tới phá hủy
sơ đồ gen cho protein enamelin.
Họ cá voi tấm sừng hàm (baleen
whale) cổ xưa, ví dụ như loài
Aetiocetus weltoni sống cách đây
25 triệu năm (ảnh trên), từng có
răng và men răng. Nhưng cá voi
tấm sừng sống ngày nay (ảnh dưới)
lại không có răng và chuyên sống
bằng thức ăn là các sinh vật nhỏ bé
được lọc qua bộ hàm. Dù không có
răng, nhưng cá voi tấm sừng ngày
nay vẫn giữ lại bản sao của các gen
quy định răng, ví dụ như gen
enamelin; những gen thừa này
được kế thừa từ tổ tiên có răng của
chúng và chính là bằng chứng về sự
suy tàn mang tính đột biến theo
đúng nội dung của thuyết tiến hóa.
(Ảnh: © John Gatesy và Carl
Buell.)
Các kết quả nghiên cứu đã được
công bố trên tờ PLoS Genetics số
ra ngày 4 tháng 9 vừa qua.
Darwin đưa ra lí thuyết rằng tất cả
các sinh vật đều có nguồn gốc từ
một hoặc một vài sinh vật, và rằng
lựa chọn tự nhiên đã thúc đẩy cho
những thay đổi trong quá trình tiến
hóa. Dữ liệu hóa thạch chứng minh
rằng những động vật có vú đầu tiên
có răng với men răng. Do đó, động
vật không men răng ngày nay chắc
chắn đã tiến hóa từ động vật có
răng với đầy đủ men răng.
“Do vậy, chúng tôi có thể dự đoán
rằng dấu vết còn lại của những gen
mã hóa men răng sẽ được tìm thấy
trên những động vật không có men
răng,” Springer nói. “Tuy nhiên,
khi chúng tôi đưa ra dự đoán,
chúng tôi không có các chuỗi gen
enamelin ở những động vật không
có răng cũng như động vật không
có men răng. Do vậy, phòng thí
nghiệm của chúng tôi tập trung vào
việc tìm kiếm những chuỗi gen này
để từ đó có thể kiểm nghiệm dự
đoán của mình.”
Các nghiên cứu trước đó trong sinh
học tiến hóa chỉ cung cấp được
những bằng chứng hạn chế về mối
liên hệ giữa thoái hóa hình thái
trong dữ liệu hóa thạch với suy tàn
hệ gen ở cấp độ phân tử. Nghiên
cứu của nhóm Springer đã tận dụng
độ cứng của răng và men răng để
cung cấp những bằng chứng rõ
ràng hơn về mối liên hệ này.
“Trong nghiên cứu, chúng tôi thấy
rõ sự phát triển song song của quá
trình mất dần men răng trong các
dữ liệu hóa thạch và sự suy tàn
phân tử của gen enamelin thành
một gen giả (pseudogene) ở các đại
diện của bốn bộ động vật có vú
khác nhau đã bị mất men răng.”
Một cách tổng quát, nghiên cứu
chia làm các bước sau: Đầu tiên,
Meredith thu thập các chuỗi DNA
cho gen enamelin ở các loài động
vật khác nhau. Sau đó, nhóm
nghiên cứu phân tích những chuỗi
này bằng nhiều phương pháp tiến
hóa phân tử, bao gồm cả những
cách tiếp cận mới do nhóm phát
minh ra. Cuối cùng, họ sử dụng kết
quả phân tích để kiểm tra các giả
thuyết cũ cũng như đưa ra những
giả thuyết mới.
“Hiện tại, chúng tôi đang tích cực
giải mã lịch sử tiến hóa của các gen
khác ngoài enamelin có liên quan
tới sự hình thành men răng,”
Springer nói
