Nhà khoa học Nhật phát hiện động vật có khả năng hợp thể như 'siêu Saiyan'

3 ngày trướcBài gốc

Loài sứa lược đã tồn tại trên Trái đất 600 triệu năm

Phát hiện tình cờ vào một đêm hè

Vào một đêm hè năm 2023, Kei Jokura bước vào phòng thí nghiệm sinh học biển tại Viện Hải dương học Woods Hole ở Massachusetts với chiếc cốc thủy tinh chứa các con sứa lược bị vón lại thành cục. Jokura phát hiện một cục lớn hơn những cục khác và trông như thể hai con sứa đã hợp nhất thành một. Jokura, khi đó là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Đại học Exeter của Anh, nhớ lại: “Lúc đầu, tôi không tin vào mắt mình”.

Mariana Rodriguez-Santiago, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Đại học Bang Colorado khi đó cũng đang thực hiện dự án của riêng mình. Rodriguez-Santiago nhớ lại lần đầu khi Jokura xuất hiện với cục lạ: “Tất cả chúng tôi đều kinh ngạc và sửng sốt, nghĩ rằng, ‘Làm sao chúng có thể hợp nhất mà vẫn bơi và di chuyển như một khối thống nhất?’

Sau đó, Rodriguez-Santiago cầm một chiếc ống nhỏ giọt và chọc nhẹ vào một trong 2 con sứa. Nó ngọ nguậy. Đồng thời, con mà nó dường như gắn vào cũng vậy. Rodriguez-Santiago kể: “Chúng tôi nghĩ: ‘Liệu chúng có thể cảm nhận được cùng một thứ không? Chúng có phải là một cá thể không? Hay vẫn là hai cá thể không? Làm sao chúng ta có thể giải quyết được điều này?’”

Trong vài tuần tiếp theo, Rodriguez-Santiago đã giúp Jokura “kết hợp” nhiều cặp sứa lược (có tên khoa học là Mnemiopsis leidyi) để xem điều gì đã xảy ra. Những phát hiện của cuộc nghiên cứu do Jokura dẫn đầu, được công bố trên tạp chí Current Biology vào ngày 7 tháng 10, cho thấy điều cực kỳ kỳ lạ. Không chỉ hai con sứa có thể hợp nhất cơ thể mà hệ thần kinh và hệ tiêu hóa của chúng cũng hợp nhất. Hai con sứa đã thực sự biến thành một con.

Jokura, hiện là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Viện Sinh học Cơ bản Quốc gia Nhật Bản, cho biết: “Hiện tượng hợp nhất chắc chắn đã nêu ra nhiều câu hỏi thú vị, chẳng hạn như gien nào tham gia vào quá trình hợp nhất? Điều gì xảy ra với tín hiệu thần kinh và điều gì định nghĩa ‘bản thân’ và ‘phi bản thân’? Mỗi chủ đề trong số này đều có khả năng thách thức sự hiểu biết cơ bản của chúng ta về sinh học”.

Sứa lược thực ra không phải là sứa

Sứa lược được tìm thấy trên khắp thế giới ở vùng nước ven biển và đại dương sâu. Mặc dù trông giống sứa, nhưng chúng thuộc một ngành khác có tên Ctenophora, tiếng Hy Lạp có nghĩa là "loài mang lược". Chúng có khoảng 180 loại với kích thước từ vài milimet lên đến 1,5 mét.

Ctenophore là một trong những loài động vật lâu đời nhất trên Trái đất, nếu không muốn nói chính chúng là cổ xưa số 1. Rodriguez-Santiago, đồng tác giả của nghiên cứu cho biết chúng có thể là chị em với tất cả các loài động vật khác trên cây phả hệ sinh vật. Bởi vậy, "chúng mang đến cơ hội thực sự độc đáo để nghiên cứu các khía cạnh cơ bản của chức năng hệ thần kinh".

Pawel Burkhardt, nhà sinh vật học tiến hóa và nhà nghiên cứu tại Đại học Bergen ở Na Uy cho biết: "Chúng thuộc nhóm động vật đã có mặt khi những loài động vật đầu tiên tiến hóa". Burkhardt là đồng tác giả của một báo cáo khác vào tháng 10 về sứa lược, được công bố trên tạp chí PNAS (xem ở box dưới bài). Báo cáo đó cho thấy loài này có khả năng phát triển ngược, trở lại giai đoạn sống trước đó mà gọi nôm na là cải lão hoàn đồng. Burkhardt không tham gia vào nghiên cứu công bố trên Current Biology.

Burkhardt thừa nhận: “Hai bài báo gần đây nhấn mạnh rằng ctenophores có cơ hội thích nghi nhanh chóng với môi trường thay đổi và các chương trình phát triển của chúng có khả năng linh hoạt hơn so với các loài động vật khác”.

Sự hợp nhất như một cơ chế sinh tồn

Bài báo của Jokura cho rằng ctenophores cũng có thể thiếu cơ chế nhận dạng dị thể bảo vệ vốn cho phép một sinh vật phân biệt được tế bào và mô của chính nó với các tế bào và mô của sinh vật khác. Ví dụ, ở người, nhận dạng dị thể là cơ sở cho quá trình đào thải nội tạng xảy ra trong các ca phẫu thuật cấy ghép.

Khả năng hợp thể ở người chỉ tồn tại trong truyện trsnh

Jokura đang nghiên cứu cách sứa lược phản ứng với ánh sáng khi phát hiện ra hai mẫu vật bị thương đã dính liền. Tò mò muốn tái tạo hiện tượng này, Jokura và Rodriguez-Santiago bắt đầu thử nghiệm. Họ cắt một số phần của một số con sứa và đặt các cặp đã cắt lại với nhau trong đĩa petri qua đêm.

Chín trong số 10 cặp đã hợp nhất thành công, tạo ra những con vật có hai cơ quan cảm giác và hai bộ lỗ hậu môn, trong khi các loài sứa thông thường chỉ có một cơ quan như vậy.

Theo Jokura, quá trình hợp nhất diễn ra nhanh hơn nhiều so với dự kiến của các nhà nghiên cứu. Jokura cho biết: "Để quan sát quá trình hợp nhất diễn ra khi nào và như thế nào, chúng tôi đã thực hiện chụp ảnh tua nhanh thời gian".

Nhóm nghiên cứu đặt những con sứa đã cắt gần nhau và chờ đợi. Lúc đầu, những con sứa tiếp tục co cơ một cách độc lập. Trong vòng một giờ, các chuyển động nhịp nhàng của chúng bắt đầu đồng bộ. Đến mốc hai giờ, chúng đã đồng bộ. Khi chọc nhẹ vào một bên, cả hai bên của sinh vật kết hợp đều co lại cùng lúc.

Chụp ảnh chứng minh một lớp khác của quá trình hợp nhất: Hệ tiêu hóa của chúng cũng kết hợp. Để quan sát điều đó, các nhà nghiên cứu đã cho một con tôm ngâm nước muối huỳnh quang vào một miệng của một cặp sứa đã được hợp nhất trong hai ngày. Sau đó, nhóm nghiên cứu đã theo dõi chuyển động của thức ăn qua kính hiển vi.

Nghiên cứu về loài sứa lược tương lai

Điều Rodriguez-Santiago thấy thú vị nhất về nghiên cứu này là cách nó đặt câu hỏi về những gì cô nghĩ là "ranh giới khá cứng" giữa bản thân và cá thể khác.

Nhận thức dị thường được coi là một cơ chế bảo vệ thích nghi vì nó cho phép cơ thể từ chối các tế bào lạ có thể gây ra các bệnh nguy hiểm. Nhưng những loài động vật này "bỏ qua cơ chế từ chối đó để có khả năng sống sót cao hơn".

Burkhardt tin rằng những phát hiện này có thể dẫn các nhà khoa học đến với sự hiểu biết về thời điểm động vật tiến hóa nhận thức dị thường và cách các hệ thần kinh đơn giản hình thành và xử lý thông tin.

Jokura muốn nghiên cứu sâu hơn về cách các hệ thần kinh của loài sứa này kết hợp với nhau sau khi hợp nhất. Jokura cho biết "Tôi muốn tìm hiểu cách 'suy nghĩ' của chúng sau khi được tích hợp. Bằng cách hình dung các mạng lưới thần kinh, chúng ta có thể khám phá ra điều gì đó giống như sự hợp nhất của ý thức".

Sứa lược có thể đánh bại tuổi tác bằng cách chuyển hóa từ hình dạng trưởng thành về trạng thái ấu trùng, từ đó quay ngược thời gian của chu kỳ sống theo cách thức các nhà khoa học chưa từng biết đến.

Tiến sĩ Joan J. Soto-Angel của Đại học Bergen (Na Uy) đã phát hiện năng lực trên một cách tình cờ. Trong lúc quan sát loài sứa lược, ông nhận thấy một cá thể trưởng thành đột nhiên biến mất trong bể chứa phòng thí nghiệm. Cùng lúc, một cá thể khác xuất hiện dưới dạng như ấu trùng.

Ngạc nhiên trước điều diễn ra, Soto-Angel và đồng nghiệp là tiến sĩ Pawel Burkhardt bắt đầu thử nghiệm giả thuyết cho rằng ấu trùng trên chính là cá thể trưởng thành đã biến mất.

Thông qua việc lặp lại các cuộc thí nghiệm, họ quan sát được rằng khi phải đối mặt với sự đói kém hoặc áp lực vật lý, sứa lược có thể đảo ngược từ hình dạng trưởng thành về thời kỳ còn ấu trùng.

Anh Tú

Nguồn Một Thế Giới : https://1thegioi.vn/nha-khoa-hoc-nhat-phat-hien-dong-vat-co-kha-nang-hop-the-nhu-sieu-saiyan-227817.html