Hôm nay, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu một câu chuyện đầy thú vị về một loài cá nhỏ bé nhưng có sức bền tuyệt vời – cá Thu đao Thái Bình Dương (Saury Pacific – Cololabis saira). Đằng sau hành trình di cư dài dằng dặc trên đại dương mênh mông của loài cá này là một bí mật bất ngờ nằm trong gen.
Câu hỏi đầu tiên: Làm sao cá saury vượt qua được hành trình di cư siêu dài này?
Bạn có biết rằng cá saury không chỉ sống sót mà còn thích nghi hoàn hảo với một lộ trình di cư khắc nghiệt? Chúng di chuyển từ vùng biển nhiệt đới qua các vùng chuyển tiếp hỗn loạn Kuroshio-Oyashio, rồi đến tận vùng biển cận Bắc Cực – và lại quay về!
Vùng giao thoa Kuroshio-Oyashio là một khu vực có sự thay đổi lớn về dòng chảy và nhiệt độ nước. Đây là vùng giàu chất dinh dưỡng nhưng cũng đầy thách thức với môi trường biển phức tạp và nguy cơ mắc bệnh do virus hoặc ký sinh trùng.
Đối mặt với những thay đổi liên tục về nhiệt độ, kẻ thù tự nhiên, và nguy cơ mắc bệnh, câu hỏi đặt ra là: Chúng đã làm thế nào?
Các nhà khoa học đã quyết định giải mã câu chuyện này bằng cách nghiên cứu hệ gen của cá saury ở cấp độ nhiễm sắc thể. Hệ gen của loài cá này thực sự là một mê cung với độ phức tạp cao nhờ độ dị hợp tử siêu lớn.
(một khái niệm trong di truyền học, chỉ mức độ mà một cá thể hoặc quần thể có các phiên bản khác nhau, của một gen tại cùng một vị trí trên nhiễm sắc thể)
Hé lộ bí mật trong từng sợi gen
Để giải mã bí ẩn, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các công nghệ hiện đại như PacBio HiFi và Hi-C (đây chỉ là các công cụ tối tân để chụp “bản đồ gen”). Kết quả? Họ đã tạo ra hai bộ hệ gen pha hoàn chỉnh của cá saury, với kích thước lần lượt là 1,1 Gb và 1,07 Gb – tương đương với hơn 44.000 gen mã hóa protein.
Đây là một kho báu thực sự, vì nó tiết lộ hàng loạt gen quan trọng giúp cá saury đối phó với điều kiện sống khắc nghiệt.
Điểm sáng gen: “Hội các chiến binh miễn dịch”
Một trong những phát hiện thú vị nhất chính là sự mở rộng gen miễn dịch. Các gen như gpr35 và igh đã “nhân bản” trên hệ gen của cá saury, giúp chúng trở thành những “chiến binh” chống lại ký sinh trùng và virus đáng sợ trên hành trình di cư. Bạn cứ tưởng tượng loài cá nhỏ bé này như một chiến binh với áo giáp di truyền siêu cấp vậy!
Ngoài ra, cá saury còn có một bộ gen “chuyên gia sửa chữa” với các gen như atm và ercc6, được chọn lọc để sửa chữa những tổn thương DNA do stress oxy hóa gây ra trong quá trình vận động bền bỉ.
Hai tuyến đường di cư, hai câu chuyện gen khác nhau
Bạn nghĩ tất cả cá saury đều giống nhau? Thực ra không phải đâu nhé! Các nhà khoa học đã tìm thấy sự khác biệt di truyền giữa hai nhóm cá saury:
- Nhóm ở phía Đông (Nhóm phía Đông di cư ra xa hơn về phía Đông Thái Bình Dương)
- Nhóm còn lại ở phía Tây Thái Bình Dương (tập trung gần bờ, di chuyển trong vùng biển Nhật Bản, Hàn Quốc, và Trung Quốc).
Sự khác biệt này đặc biệt tập trung trên hai nhiễm sắc thể – Chr2 và Chr11 – nơi chứa các gen quan trọng như trmu (liên quan đến hình thái tai trong, giúp chúng định hướng khi di cư). Đây giống như hai “bản đồ chỉ đường” di truyền riêng cho mỗi nhóm vậy!
Vậy chúng ta học được gì từ hành trình gen kỳ thú này?
Bài học từ thiên nhiên: Loài cá saury đã tiến hóa để thích nghi hoàn hảo với môi trường thay đổi, cho thấy sức mạnh kỳ diệu của chọn lọc tự nhiên.
Ứng dụng thực tiễn: Hiểu rõ hơn về gen của cá saury không chỉ giúp bảo tồn chúng mà còn hỗ trợ quản lý nguồn lợi thủy sản một cách bền vững.
Khám phá di truyền: Những đặc điểm di truyền này có thể áp dụng để nghiên cứu các loài cá di cư khác và thậm chí hỗ trợ trong việc đối phó với biến đổi khí hậu.
Câu chuyện về cá saury Thái Bình Dương cho thấy mỗi loài sinh vật đều ẩn chứa những bí mật di truyền đáng kinh ngạc. Với khả năng thích nghi đáng nể và các gen đặc biệt, cá saury thực sự là một biểu tượng của sự bền bỉ và sáng tạo của tự nhiên.
Hãy cùng chúc mừng cho hành trình không mệt mỏi của loài cá nhỏ bé này – và đừng quên rằng, khoa học luôn ở đây để kể cho chúng ta những câu chuyện tuyệt vời như thế!
Nguồn báo cáo khoa học:
Nature
Liu, Y., Luo, Y., Wang, P. et al. Phased chromosome-level genome provides insights into the molecular adaptation for migratory lifestyle and population diversity for Pacific saury, Cololabis saira. Commun Biol 7, 1513 (2024). https://doi.org/10.1038/s42003-024-07126-0
Một số giả định đã được sử dụng trong báo cáo:
- Giả định rằng sự khác biệt di truyền giữa các nhóm di cư là do áp lực sinh thái. Cần thêm dữ liệu để kiểm chứng điều này.
- Các gen mở rộng như gpr35 thực sự có vai trò quyết định trong miễn dịch và thích nghi di cư. Điều này cần thử nghiệm sâu hơn.
- Phân nhóm quần thể dựa trên dữ liệu SNP là đủ để suy ra cấu trúc di truyền. Cần thêm dữ liệu về biểu hiện gen để hỗ trợ kết luận.