Đa dạng di truyền giúp quần thể chống lại bệnh tật

Ngày đăng: May 26, 2018 8:17:53 AM

TS. Chung Anh Dũng lược dịch (26/05/2018)

Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Viện Sinh thái Nước ngọt và Thủy sản Nội địa Leibniz (IGB) đã thành công trong việc chứng minh thực nghiệm rằng sự đa dạng di truyền giúp cho quần thể có khả năng kháng bệnh tốt hơn.

Tại sao các loài động vật và thực vật trên toàn thế giới lại có các biến thể di truyền khác nhau trong các loài cụ thể của chúng, mặc dù điều đó được cho là do nhóm gen "thích nghi” để tồn tại? Theo một lý thuyết phổ biến trong sinh học tiến hóa, nó là để cho phép các loài phản ứng hiệu quả hơn với những thay đổi trong môi trường, chẳng hạn như sự xuất hiện của bệnh. Tuy nhiên, bằng chứng thực nghiệm để hỗ trợ lý thuyết này rất khó đạt được: Xét cho cùng, hầu như không thể quan sát các xu hướng tiến hóa phát triển như thế nào ở hầu hết các loài động vật và thực vật - thời gian thế hệ của chúng đơn giản là quá dài.

Thay đổi tiến hóa theo thời gian thực

Một nhóm nghiên cứu do nhà nghiên cứu IGB và nhà sinh thái học tiến hóa, tiến sĩ Ramsy Agha, hiện đang điều tra sự tiến hóa của ký sinh trùng nấm Rhizophydium megarrhizum. Ký sinh trùng này lây nhiễm trên các loài vi khuẩn lam (cyanobacterium) Planktothrix, phổ biến ở nhiều vùng nước ngọt. Nhóm nghiên cứu đã phơi nhiễm ký sinh trùng để lưu trữ quần thể có cá thể giống nhau về mặt di truyền, và luân phiên với quần thể bao gồm các biến thể di truyền khác nhau. Kể từ khi nấm nhân lên nhanh chóng, khoảng một lần một ngày, các nhà khoa học theo dõi hiệu suất của nó trong tổng thời gian 200 ngày. Ramsy Agha giải thích: “Chúng tôi muốn quan sát sự thay đổi tiến hóa theo thời gian thực và trong các điều kiện được kiểm soát, để tìm hiểu xem liệu ký sinh trùng có thể nhanh chóng thích nghi với các vật chủ đồng nhất về mặt di truyền và đa dạng hay không”.

Các nhà khoa học đã thấy sự thích ứng của Rhizophydium megarrhizum, nhưng (điều này) đã giữ các quần thể ký chủ trong trạng thái dừng tiến hóa. Agha cho biết: “Chúng tôi đã có thể chứng minh rằng loại nấm này thích ứng với các ký chủ đồng nhất về mặt di truyền rất nhanh, chỉ trong vòng ba tháng. Sự thích ứng này được phản ánh trong thực tế là các ký sinh trùng quản lý để thích nghi với các ký chủ và khắc phục cơ chế bảo vệ của họ nhanh hơn, và do đó có thể tái tạo nhanh hơn.

Đa dạng di truyền trong quần thể vật chủ làm chậm sự thích nghi của ký sinh trùng

Mặt khác, nếu vi khuẩn lam đa dạng về mặt di truyền, thì những hiệu ứng này không xảy ra. Ký sinh trùng không thích nghi, và tình trạng của bệnh vẫn không thay đổi. Đa dạng di truyền trong quần thể vi khuẩn lam cyanobacteria rõ ràng làm chậm sự thích nghi của ký sinh trùng, tăng khả năng đề kháng với bệnh.

Agha cho biết: “Những phát hiện của chúng tôi cũng rất quan trọng cho nghiên cứu hệ sinh thái nói chung, vì chúng giúp chúng tôi giải thích tại sao mức độ đa dạng cao trong quần thể có thể có giá trị cho việc bảo tồn chúng”. Ông và nhóm của ông muốn điều tra tiếp theo những gì sẽ xảy ra khi không chỉ ký sinh trùng, mà còn là dân số chủ nhà được phép thích nghi với điều kiện thay đổi. Các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ có được những hiểu biết sâu hơn về cách bệnh - thường được coi là hiện tượng tiêu cực - là một quá trình tự nhiên quan trọng thúc đẩy và bảo tồn đa dạng sinh học.

Nguồn: Genetic diversity helps protect against disease - Forschungsverbund Berlin

https://www.sciencedaily.com/releases/2018/05/180523133324.htm