Giải mã bí mật giúp loài cá tồn tại hơn 100.000 năm không cần con đực

2 giờ trướcBài gốc

Theo nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature, các chuyên gia đã tìm ra lời giải về sự tồn tại độc đáo của cá molly Amazon - loài cá với toàn bộ cá thể là con cái và sinh sản mà không cần con đực cùng loài - trong hơn 100.000 năm qua.

Cá molly Amazon là loài cá nước ngọt có tên khoa học Poecilia formosa. Loài này phân bố tại Mexico và bang Texas (Mỹ) từ lâu đã khiến giới sinh học tiến hóa quan tâm vì đi ngược lại nhiều giả thuyết về sinh sản vô tính.

Bởi lẽ, toàn bộ cá thể của loài molly Amazon đều là cá cái. Chúng sinh sản bằng hình thức gọi là "gynogenesis", trong đó cá cái sử dụng tinh trùng của một loài cá họ hàng gần để kích hoạt trứng phát triển. Tuy nhiên, DNA của con đực không được truyền cho thế hệ sau. Vậy nên, cá con sinh ra gần như là bản sao di truyền của cá mẹ.

Cá molly Amazon (Poecilia formosa) gây chú ý với khả năng sinh sản không cần con đực. Ảnh: David Bierbach/UC Davis.

Theo thuyết tiến hóa "bánh cóc của Muller" (Muller's ratchet), các loài sinh sản vô tính sẽ dần tích lũy những đột biến có hại trong bộ gene do không có quá trình tái tổ hợp di truyền như ở sinh sản hữu tính. Theo thời gian, điều này có thể khiến loài suy thoái và tuyệt chủng.

Các mô hình tính toán trước đây của giới chuyên gia cho thấy, cá molly Amazon sẽ tuyệt chủng trong khoảng 10.000 năm. Thế nhưng, trên thực tế, loài cá này vẫn sinh sôi, phát triển mạnh sau hơn 100.000 năm. Trước sự việc này, các nhà khoa học thuộc Đại học Missouri đã phân tích bộ gene của cá molly Amazon và 2 loài tổ tiên từng lai tạo để hình thành loài này.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, các đột biến có hại vẫn xuất hiện và tích lũy trong bộ gene của cá molly Amazon. Tuy nhiên, loài cá này sở hữu một cơ chế đặc biệt gọi là "chuyển đổi gene" (gene conversion). Đây là quá trình sửa chữa DNA tự nhiên, trong đó một đoạn gene bị lỗi được thay thế bằng bản sao khỏe mạnh hơn. Nhóm nghiên cứu phát hiện cơ chế này diễn ra với tần suất rất cao ở loài cá molly Amazon, đặc biệt tại những vị trí chứa các đột biến nguy hiểm nhất.

Theo nhóm nghiên cứu, nguồn gốc lai giữa hai loài tổ tiên đóng vai trò quan trọng. Việc mang 2 bộ gene tương tự nhưng không hoàn toàn giống nhau giúp quá trình sửa chữa gene diễn ra hiệu quả, từ đó hạn chế tác động của các đột biến có hại cho cá molly Amazon.

Thêm nữa, nhóm nghiên cứu còn phát hiện 2 bộ gene tổ tiên có tốc độ tích lũy đột biến khác nhau - một kết quả khiến cả nhóm nghiên cứu lẫn các chuyên gia phản biện bất ngờ. Họ suy đoán cơ chế chuyển đổi gene có thể không chỉ tồn tại ở cá molly Amazon mà còn xuất hiện ở nhiều loài sinh sản vô tính khác. Phát hiện này mở ra hướng nghiên cứu mới về quá trình tiến hóa, khả năng duy trì sự sống lâu dài và cách sinh vật bảo vệ bộ gene trước những tổn thương tích tụ theo thời gian.