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 t
Trang 1Suy 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
Trang 2Các 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
Trang 3nhỏ) 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
Trang 4khoa 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
Trang 5enamelin 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
Trang 6Họ cá voi tấm sừng hàm (baleen whale) cổ xưa, ví dụ như loài
Aetiocetus weltoni sống cách đây
Trang 725 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
Trang 8công 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
Trang 9răng,” 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
Trang 10độ 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
Trang 11nghiên 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
