Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản

Số 3/2012

THÔNG BÁO KHOA HỌC

PHƯƠNG THỨC DINH DƯỠNG CỦA ỐC CỐI (CONUS SPP.)
VÀ MỐI QUAN HỆ TIẾN HÓA
FEEDING MODE OF CONE SNAIL (CONUS SPP.) AND PHYLOGENETIC RELATIONSHIPS
Đặng Thúy Bình1, Ngơ Đăng Nghĩa2, Đào Thị Ngà3
Ngày nhận bài: 06/12/2011; Ngày phản biện thông qua: 12/3/2012; Ngày duyệt đăng: 12/9/2012

TÓM TẮT
Giống ốc Conus thuộc họ Conidae, lớp Gastropoda, phân bố chủ yếu ở các vùng biển nhiệt đới và vùng biển ấm,
được xem là nguồn dược liệu quý. Mục tiêu của nghiên cứu này nhằm khảo sát mối tương quan giữa phương thức dinh
dưỡng và mối quan hệ tiến hóa của các lồi ốc cối (Conus spp.). Trình tự gen CO1 của các lồi ốc cối (25 lồi) được kết
hợp với trình tự từ Genbank (19 loài) để xây dựng cây phát sinh loài bằng cách sử dụng 3 thuật toán maximum parsimony,
maximum likelihood và Baysian inference. Phân tích cho thấy mối tương quan khá rõ nét về phương thức dinh dưỡng và
mối quan hệ lồi của ốc cối. Các lồi có cùng chế độ ăn được nhóm chung với nhau: nhóm 2, 7, 8, 10 hầu hết là các lồi ăn
giun biển; nhóm 3,6 là các loài ăn động vật thân mềm; các loài ăn cá và giun biển, động vật thân mềm tùy theo giai đoạn
phát triển được nhóm chung với nhau hoặc nhóm chung với các lồi ăn giun biển hoặc động vật thân mềm (nhóm 1,9).
Từ khóa: Conus, CO1 mtDNA, chỉ thị phân tử, ốc cối, tiến hóa

ABSTRACT
The Conus snail (Gastropoda: Conidae) distributes mostly in warm tropical seas and are considered as
precious pharmaceuticals. The aim of this study is to determind the association between the feeding mode and phylogenetic
relationships of cone snail, Sequences of gen CO1 mtDNA of present cone snail (25 species) were combined with 19
sequences from Genbank to construct a phylogenetic tree using three analysis methods of maximum parsimony, maximum
likelihood and Baysian inference. Phylogenetic analysis based on CO1 mtDNA exhibited the clear association of feeding
mode and phylogenetic relationships. Conus species with similar feeding mode were clustered in the same groups: group
1,2,8 amd 10 include the worm eating species; group 3,6 contain molusc eating species; fish eating species and those

reported having both fish and worm or fish and molusc depending on their lyfe cycle were clustered together (group 1 and 9).
Keywords: Cone snail, Conus, CO1 mtDNA, molecular marrker, evolution

I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ốc cối là loại động vật thân mềm, có nọc độc,
sống chủ yếu ở các vùng nước nơng nhiệt đới. Ở
Việt Nam có 76 lồi (Hylleberg và Kilburm, 2003) và
khoảng 500 - 700 loài được ghi nhận trên toàn thế
giới (Nam và cs, 2009). Ốc cối thường được khai
thác để làm hàng mỹ nghệ và còn là nguồn thực
phẩm cao cấp ở một số quốc gia như Vanuatu, New
Caledonia, Philippines. Gần đây, ốc cối còn được
biết đến như là một loại dược liệu quý để chữa
các cơn đau mãn tính, ung thư và nhiều bệnh khác
(Terlau và Olivera, 2004).

Nghiên cứu khảo sát mối tương quan giữa
phương thức dinh dưỡng và mối quan hệ tiến
hóa của các lồi ốc cối (Conus spp.) ở vùng biển
Nam Trung bộ Việt Nam dựa vào chỉ thị phân tử
CO1 của DNA ti thể (Oxidase cytochrom c Subunit
1 mitochondrial DNA).
II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1. Đối tượng, thu mẫu và địa điểm nghiên cứu
Các loài ốc cối được thu tại đảo Lý Sơn (Quảng
Ngãi), Cù Lao Chàm (Quảng Nam), vịnh Vân Phong

TS. Đặng Thúy Bình, 2 PGS.TS. Ngơ Đăng Nghĩa, 3 TS. Đào Thị Ngà: Viện Công nghệ Sinh học & Môi trường - Trường Đại
học Nha Trang


1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG ❖ 9


Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
(Khánh Hịa) và vùng biển Sông Cầu (Phú Yên) từ
năm 2008 - 2010. Mẫu ốc cối được phân loại sơ bộ,
đo kích thước, khối lượng và chụp ảnh. Đối tượng
sử dụng cho nghiên cứu mối quan hệ tiến hóa gồm
25 lồi ốc cối. Phương thức dinh dưỡng của các
loài ốc được tham khảo các tài liệu nghiên cứu hiện
hành (Rockel và cs, 1995; Duda va cs, 2001).
2. Tách chiết DNA, khuếch đại và giải trình tự
DNA được tách chiết từ mẫu cơ của từng cá
thể ốc cối bằng bộ kit WIZARD SV genomic DNA
purification (Promega) theo hướng dẫn của nhà
sản xuất. 2µl của dung dịch tách chiết được dùng
cho phản ứng PCR để khuếch đại đoạn gen CO1
mtDNA sử dụng cặp mồi LCO5’-GGT CAA CAA
ATC ATA AAG ATA TTG G-3’ và HC0 5’-TAA ACT
TCA GGG TGA CCA AAA AAT CA-3’ (Folmer và cs,
1994).
Phản ứng được tiến hành với tổng thể tích 50µl
(gồm 2µ khn DNA, 5µl Taq buffer 1X, 0,25mM mỗi
loại dNTP, 2µM mỗi mồi (10mM), 2mM MgCl2, 1 đơn
vị Taq polymerase (5U/1µl) và H20 cho đủ thể tích).
Phản ứng được chạy trên máy luân nhiệt Icycler
(Bio-rad) theo chương trình nhiệt độ: 950C trong 5
phút, sau đó là 35 chu kỳ ở 940C trong 40 giây, 420C

trong 30 giây, 720C trong 1 phút, cuối cùng là bước
kéo dài tại 720C trong 5 phút.
Sản phẩm PCR sau đó được tinh sạch bằng
bộ kit PCR clean up system (Promega) như hướng
dẫn của nhà sản xuất. 1-2μl sản phẩm PCR đã tinh
sạch được tiến hành phản ứng tiền giải trình tự với
các đoạn mồi tương tự như phản ứng PCR. Sản
phẩm sau đó được phân tích bằng thiết bị ABI Prism
3700 DNA Analyser (Applied Biosystems). Các trình
tự được kết nối bằng kỹ thuật Contig Express trong
phần mềm package Vector NTI v. 11.
Các trình tự gen của ốc cối được kiểm chứng
bằng chương trình BLAST (ancbi.nlm.nih.gov/
BLAST/). Các trình tự được dóng hàng bằng phần
mềm BioEdit 7.0.1, (Hall, 1999) sử dụng tính năng
Clustax sau đó được kiểm tra lại và chỉnh sửa bằng
mắt thường.
3. Phân tích mối quan hệ lồi bằng cây tiến hóa
(phylogenetic analyis)
Các phân tích được thực hiện dựa trên tập hợp
các trình tự gen CO1 mtDNA của ốc cối, bao gồm 44
trình tự trong đó 25 trình tự từ nghiên cứu hiện tại và
19 trình tự từ Genbank. Trình tự của 2 lồi ốc thuộc
họ Conidae Lophiotoma cerithiformis và Thatcheria
mirabilis từ Genbank được sử dụng làm nhóm ngoại
(Nam và cs, 2009).
Phân tích mối quan hệ lồi bằng cây tiến hóa
được tiến hành dựa trên 3 thuật tốn maximun

10 ❖ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG


Số 3/2012
parsimony (MP), maximum likelihood (ML) và
Bayesain inference (BI). Các phương pháp được
phân tích bằng phần mềm PAUPv4.0 (Swofford,
2001) và MyBayes 3.1.2 (Huelsenbeck và Ronquist.
2001). Đối với thuật toán MP, ML 1000 và 100 độ
lập lại ngẫu nhiên được áp dụng. Đối với thuật tốn
BI, các mơ hình thay thế được tính tốn. Chương
trình được chạy trên 4 kênh với 1 triệu thế hệ, với
tần suất tính tốn trên 100 thế hệ. Phân tích được
lặp lại 2 lần để xác đinh độ chính xác của phương
pháp phân tích. Giá trị tin cậy (posterior probability
(PP) được biểu hiện trên các nhánh của cây tiến
hóa (Huelsenbeck và Ronquist, 2001).
Giá trị bootstrap (BT) được tính tốn để xác
định tính chính xác của thuật tốn MP và ML với độ
lập lại 100. Cây đa dạng loài được biểu hiện và hiệu
chỉnh bằng phần mềm TreeView 1.6.6 (Page, 1996).
III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
1. Phân loại ốc cối và phương thức dinh dưỡng
Về mặt hình thái, 25 lồi ốc cối được ghi nhận
tại vùng biển Nam Trung bộ Việt Nam. Trong đó,
1 lồi có hình thái giống với Conus flavidus nhưng
phân tích trình tự cho thấy sự khác biệt ở mức độ
lồi, chúng tơi gọi là Conus cf. flavidus (2.5% khác
biệt trình tự CO1 mtDNA). Phần lớn các loài ốc
cối trong nghiên cứu hiện tại (13 loài) thuộc loại
ăn giun biển (polychaeta), ký hiệu là vermivorous
(V), có 4 lồi thuộc nhóm ăn động vật thân mềm,

molluscivorous (M)), 1 loài ăn cá (P), 2 loài vừa ăn
cá và giun biển tùy theo giai đoạn phát triển của
chúng (piscivorous +vermivorous (P+V)) và 3 loài
vừa ăn cá và động vật thân mềm tùy theo giai đoạn
phát triển (piscivorous + molluscivorous (P+M)).
Trong đó có 2 lồi mà chế độ ăn của chúng chưa
được nghiên cứu cụ thể, ký hiệu là unknown (U)
Conus cf. flavidus và C. lynceus).
2. Xây dựng cây phát sinh loài dựa trên gen CO1
mt DNA
Kết quả phân tích đối với dữ liệu trình tự gen
CO1 mtDNA dựa trên phương pháp PR và ML cho
kết quả tương tự về cây đa dạng lồi. Kết quả được
trình bày ở hình 1A với cây đa dạng lồi thu được
từ phân tích PR với giá trị BT của thuật toán MP và
ML được biểu hiện trên các nhánh. Phương pháp
BI cho kết quả cây phân loại (Hình 1B) có sự sắp
xếp các nhóm lồi khác biệt so với phương pháp
MP và ML.
Qua hình 1 ta thấy các lồi thuộc giống ốc cối
thể hiện sự đồng dạng (mornophyletic group) với
giá trị BT và độ tin cây cao (PR 100%, BI 100%).
Cây phát sinh loài cho thấy các loài ốc cối xắp sếp


Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
thành 10 nhóm lồi (Nhóm 1-10) với giá trị BT và
độ tin cậy tương đối (>70%) và 2 lồi (nhóm 4, 10)
có vị trí phân loại khơng xác định (Conus lynceus
và C. generalis). Cây phát sinh loài từ phương

pháp BI cho kết quả gần giống về các nhóm lồi
(Hình 2) nhưng khác nhau ở vị trí sắp xếp và sự
khác biệt ở vị trí của một số lồi, ví dụ nhóm 1 loài
C. stecusmuscarum được thay bằng loài C. distans.
Sự khác biệt cũng được tìm thấy ở nhóm 5,6. Ở cây
BI, các lồi C. sulcatus, C. betulinus, C. lynceus và
C. tesulatuss có vị trí phân loại khơng xác định.
Cây phân loại xây dựng từ gen CO1 mtDNA cho
thấy mối quan hệ khá rõ nét về chế độ ăn của ốc
cối. Các loài có cùng chế độ ăn được nhóm chung
với nhau: nhóm 2, 3, 8 hầu hết là các loài ăn giun
biển; nhóm 3, 5, 6 là các lồi ăn động vật thân mềm;
các loài ăn cá, giun biển và động vật thân mềm tùy
theo giai đoạn phát triển được nhóm chung với nhau
hoặc nhóm chung với các lồi ăn giun biển hoặc
động vật thân mềm (nhóm 1, 9).
3. Thảo luận
Hầu như tất cả các lồi trong giống ốc cối
có chế độ dinh dưỡng được biết đến là thuộc về
3 nhóm động vật (cá, động vật thân mềm và giun
biển)/ Phần lớn (70%) các lồi ốc cối thuộc về nhóm
ăn giun biển nhưng trong nhóm này chế độ ăn
của chúng rất đa dạng, với nhóm chuyên ăn giun
biển vận động (errant polychaeta) gồm Eunicidae,
Nereidae, Amphinomidae và Glyceridae hoặc nhóm
ăn giun biển ít vận động (sedentary polychaeta)
gồm Terebellidae, Capitellidae, Maldanidae và
Cirratulidae. Một vài loài ăn hemichordates và một
loài được biết là ăn echiurans (Duda và cs, 2001).
Mặc dù chế độ dinh dưỡng rất đa dạng ở mức độ

giống, mỗi lồi có xu hướng chuyên biệt hóa chế độ
dinh dưỡng đặc biệt là nơi mà số lượng lớn các loài
đồng xảy ra. Tuy nhiên, chế độ ăn của một vài lồi có
thể mở rộng trên nhiều đối tượng tùy theo giai đoạn
sống Conus californicus là một ngoại lệ đáng chú ý
với chế độ dinh dưỡng đa dạng nhất được biết đến
trong các loài ốc cối. Chúng có thể ăn cá, động vật
thân mềm (bao gồm cả hai mảnh vỏ và chân bụng),
giun biển và động vật giáp xác (Kohn, 1960).
Duda và cs, (2001) tiến hành nghiên cứu nguồn
gốc của chế độ ăn của ốc cối dựa trên các chỉ thị
phân tử 16S, calmodulin và sự kết hợp của 2 gen
trên. Kết quả từ cây tiến hóa cho thấy nhóm các
lồi ốc cối ăn động vật thân mềm và ăn cá lần lượt
được nhóm thành 1 và 3 nhóm dựa trên dữ liệu

Số 3/2012
calmodulin, dữ liệu kết hợp giữa chỉ thị calmodulin
và 16S. Trong khi đó, mối quan hệ này khơng thể
hiện rõ ràng trong phân tích 16S. Nhóm các lồi ốc
cối ăn giun biển di chuyển phân bố hầu hết trên cây
tiến hóa. Vì vậy nhóm tác giả đi đến kết luận chế độ
ăn giun biển di chuyển là phương thức dinh dưỡng
cổ xưa nhất.
Nam và cs (2009) đã sử dụng kết hợp 4 chỉ thị
phân tử của DNA ti thể và DNA ribosom (16S, 12S,
CO1 mtDNA và ITS2 rDNA) để xem xét mối quan hệ
tiến hóa của các lồi ốc ăn động vật thân mềm. Có
3 nhánh chính được xác định trong nhóm 12 lồi ốc
ăn động vật thân mềm, đó là Conus (marmoreus và

bandanus) có quan hệ gần gũi với nhánh Cylinder
(Montfort, 1810; textile, ammiralis, dalli and gloriamaris)
và nhánh Darioconus (Iredale, 1930, aulicus,
crocatus, episcopatus, omaria và furvus).
Chỉ thị phân tử CO1 mtDNA cho thấy mối quan
hệ khá rõ ràng với các nhánh được phân tách trên
cây tiến hóa có tương quan với phương thức dinh
dưỡng (10 nhóm lồi, với 2 nhóm ăn cá, 3 nhóm
ăn động vật thân mềm và 4 nhóm ăn giun biển, 1
nhóm chưa biết) (Hình 1A). Các nhóm loài phù hợp
với các nghiên cứu trước đây sử dụng chỉ thị CO1,
calmodulin. ITS2 và sự kết hợp giữa các chỉ thị
(Dudu và Kohn, 2005, Duda và Palumbi 2004, Nam
và cs, 2009).
Các lồi ăn động vật thân mềm được nhóm
chung với nhau (các nhóm 3, 6 và một số thuộc nhóm
5). Vì một số lồi sử dụng trong phân tích có phương
thức dinh dưỡng chưa được cơng bố (ví dụ Conus
lynceus thuộc nhóm 4 và một số lồi thuộc nhóm 5).
Vì vậy chưa thể kết luận các lồi ốc ăn động vật thân
mềm có mối quan hệ đồng dạng (mornophyletic).
Trong nghiên cứu hiện tại nhánh Cylinder (Montfort,
1810; textile, ammiralis) và nhánh Darioconus
(Iredale, 1930, aulicus, crocatus, omaria và furvus được
nhóm chung vào nhóm 3; nhóm Conus (marmoreus
và bandanus) nhóm chung với các lồi C. eburneus,
C. ebraeus và C. miliaris trong nhóm 6. Lồi
C. betulinus (ăn giun biển) cũng được nhóm chung
với các lồi ăn động vật thân mềm ở nhóm 6.
Các nhóm lồi ăn giun biển cũng cho thấy kết

quả tương đồng. Có 4 nhóm ăn giun biển được phát
hiện, phần lớn đều phù hợp với các nghiên cứu
trước đó, (Espiritu và cs, 2001, Duda và Palumbi,
2004: Duda và Kohn, 2005; Nam và cs, 2009. Các
loài ốc cối ăn giun biển phân bố đều trên cây tiến
hóa (nhóm 2, 7, 8 và 10) chứng tỏ phương thức săn
mồi này là hình thức dinh dưỡng tổ tiên.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG ❖ 11


Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản

Số 3/2012

Hình 1. Cây phát sinh loài dựa trên gen CO1 mtDNA của ốc cối thu
tại vùng biển Nam Trung bộ, Việt Nam
A: phương pháp MP. ML; B: Phương pháp BI. Lophiotoma cerithiformis và Thatcheria mirabilis là nhóm ngoại (outgroup). Các giá trị bootstrap (phân tích
MP. ML) và giá trị tin cậy (phân tích BI) được biểu hiện trên các nhánh. Các nhóm lồi hình thành từ cây phát sinh lồi được ký hiệu theo thứ tự. Hình thái
ngồi của các lồi ốc cối được minh họa qua hình ảnh.

12 ❖ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG


Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
Nhóm các lồi ăn cá được nhóm gần gốc cây
tiến hóa (nhóm 9 gồm C. geographus và C. tulipa)
và nhánh phân hóa mới nhất, khá đa dạng về loài
và phương thức dinh dưỡng (nhóm 1). Trong đó, có
2 dưới nhóm (C. achatinus, C. consnor, C. magus

và C. omaria; C. stecusmusscaum, C. striatus và
C. bulatus). Duda và cs (2011) và Duda và Palumni
(2004) phát hiện các nhóm ốc cối ăn cá trên cây
tiến hóa: nhóm 1 gồm C. catus và C. striatus; nhóm
2 chứa C. geographus và C. tulipa; C. ermineus và
C. purpurascens được xếp vào nhóm 3. Do sử dụng
các lồi khác nhau trong xây dựng cây tiến hóa nên
sắp xếp các nhóm lồi cũng có sự khác nhau. Sự
xuất hiện các nhánh khác nhau của các loài ăn cá
cho thấy sự phân tách và chuyên biệt hóa chế độ
dinh dưỡng đã xảy ra hơn 1 lần trong q trình tiến
hóa của chúng.
Theo Duda và Kohn (2005) chế độ ăn cá của
ốc cối có thể có nguồn gốc từ các lồi ăn giun biển
hoặc có thể là phương thức dinh dưỡng hỗn hợp.
Ốc cối được biết đến như một giống có phương
thức dinh dưỡng chuyên biệt liên quan chặt chẽ với

Soá 3/2012
sự hình thành độc tố và q trình tiến hóa. Vì vậy,
phân tích dựa trên chỉ thị CO1 mtDNA đã thể hiện
khá rõ ràng mối quan hệ tiến hóa của ốc cối cũng
như mối liên hệ giữa phát sinh loài và phương thức
dinh dưỡng.
IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Phân tích dựa trên chỉ thị phân tử CO1 mtDNA
cho thấy mối tương quan giữa phương thức dinh
dưỡng và mối quan hệ tiến hóa của ốc cối. Các lồi
với các chế độ ăn chuyên biệt (giun biển, động vật

thân mềm và cá) được phân thành các nhóm riêng
biệt trên cây phát sinh loài. Chế độ ăn giun biển
được cho là phương thức tiến hóa tổ tiên, trong khi
đó các lồi ăn cá đã phân hóa hơn 1 lần trong q
trình tiến hóa.
2. Kiến nghị
Tiến hành nghiên cứu trên nhiều chỉ thị phân tử
để có cái nhìn tổng quan về mối quan hệ tiến hóa
của các lồi ốc cối.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.

Duda, T.F. Jr., Kohn, A.J., Palumbi, S.R., 2001. Origins of diverse feeding ecologies within Conus, a genus of venomous
marine gastropods. Biol. J. Linnean Soc. 73: 391 – 409.

2.

Duda, T.F. Jr., Kohn, A. J. 2005. Species-level phylogeography and evolutionary history of the hyperdiverse marine
gastropod genus Conus. Molecular Phylogenetics and Evolution 34: 257-272.

3.

Duda T.F. Jr., Palumbi. S. R. 2004. Gene expression and feeding ecology: evolution of piscivory in the venomous gastropod
genus. Conus. Proceedings of the Royal Society of London. Series B, Biological sciences 1544: 1165-1674.

4.

Espiritu, D. J. D., Maren, W., Virginia, D-M., Cartier, G.E., Lourdes, J.C., Baldomero, M. 2001. Venomous cone snails:
molecular phylogeny and the generation of toxin diversity. Toxicon 39: 1899-1916.


5.

Folmer O, Black M, Hoeh W, Lutz R, Vrijenhoek R (1994) DNA primers for amplification of mitochondrial cytochrome
C oxidase subunit I from diverse metazoan invertebrates. Molecular Marine Biology and Biotechnology, 3, 294 – 299.

6.

Hall, T.A. 1999. BioEdit: a user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for Windows 95/98/NT.
Nucleic Acid Symposium Series. 41: 95–98.

7.

Huelsenbeck, J. P., Ronquist, F. 2000. MRBAYES: Bayesian inference of phylogenetic trees. Bioinformatics. 17: 754–755.

8.

Hylleberg, J and Kilburm, R.N. 2003. Marine Molluscs of Vietnam, Proceeding of. 16th International Congress and
Workshop, Tropical Marine Molluscs Program (TMMP).

9.

Kohn, A. J. 1960. Ecological notes on Conus (Mollusca: Gastropoda) in the Trincomalee region of Ceylon. Annals and
Magazine of Natural History. 13: 309–20.

10. Nam, H.H., Corneli, P.S., Watkins, M., Olivera, B., Bandyopadhyay, P. 2009. Multiple genes elucidate the evolution of
venomous snail-hunting Conus species. Molecular Phylogenetics and Evolution. 53: 645 – 652.
11. Page, R.D. 1996. TreeView: an application to display phylogenetic trees on personal computers. Computer Application
Bioscience 12: 357–358.
12. Röckel D, Korn W, Kohn AJ. 1995. Manual of the living Conidae. Verlag Christa Hemmen publisher.

13. Swofford, D.L. 2001. PAUP: Phylogenetic analysis using parsimony (and other methods). Sinauer Associates, Sunderland.
MA
14. Terlau, H., Olivera, B. M. 2004. Conus venoms: A rich source of novel ion channel-targeted. peptides. Physiol Rev. 84:
41–68.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG ❖ 13