Ký sinh xâm chiếm DNA ký chủ

       Tháng 8 /2007, các nhà khảo cứu báo cáo là vi khuẩn có thể di chuyễn hầu như tòan thể hệ gen của nó vào một ký chủ đa bào . Tuy rằng những di chuyễn này đã được quan sát trước đây, nghiên cứu dẫn các nhà khảo cứu đến tin trưởng rằng loại xâm nhập di truyền này có thể còn thông thường hơn là đã nghi ngờ trước đây . Họ nói rất có thể một cơ chế tiến trào mới cho các sinh vật lượm lặt những gen mới   và thích nghi chúng với những chức năng mới .

            Trong một dự án do John Werren , đại học Rochester , bang New York lảnh đạo , các nhà khảo cứu thí nghiệm với Wolbachia pipientis , một lọai vi khuẩn cọng sinh cư ngụ ở ngọc hòan ( hòn dái ) và buồng trứng nhiều côn trùng , sâu bọ . Khi các nhà khảo cứu sử dụng thuốc kháng sinh để giết mọi Wolbachia sống trong một mẽ ruồi trái cây, họ tìm thấy là gần như hầu hết DNA ký sinh ở lại sau hệ thống nhận ruồi trái cây . Hơn nữa, khi họ lai các ruồi đực mang theo hệ gen được nhét Wolbachia này , với  ruồi cái không có Wolbachia, họ tìm ra là hệ gen đã được chuyễn từ cha đến con cái của cả hai phái tính . Các ruồi cái cũng chuyễn DNA ký sinh qua con cái .

 

            Trong hoang dã , Wolbachia  nhét vào, đã được tìm thấy ở ruồi trái cây Hawaii , Malaysia , Inđônêxia, và Ấn độ , phần lớn do một tổ tiên chung cư ngụ  lâu rồi . Cách di chuyễn gen ngang này, đã được giả thiết là bất thường, nhưng chúng hiện diện trong các động vật chân đốt, trên ngành – phylum động vật lớn nhất , gợi ý rằng những di chuyễn này là một cơ chế tiến trào đáng kể .

            Theo nhà sinh học Julie Dunning Hotopp, của viện J. Craig Venter , khỏang 30 % hệ gen tuyến trùng và động vật chân đốt chứa các Wolbachia đã được nhét . Nếu bạn ngọai suy , đó là một số lớn sinh vật chúng ta nói tới . Đó cũng là hai ngành động vật phong phú nhất . Chúng ta chưa biết những di chuyễn này có ý nghĩa hay không? Chúng có đưa tới việc thâu nhận những gen họat động mới ?   Không biết điểm này , chúng ta không thể nói là di chuyễn đã có ý nghĩa chức năng như thế nào .

      Đại thực.khuẩn – macrophagờ là những tế bào miễn nhiễm   to lớn giống như đầy lông tơ, đi dộng xuyên qua máu và các mô , nuốt vào và phá hủy bất cứ một kẻ xâm lăng nào chúng gặp , tỉ như vi khuẩn  và các tế bào chết hay bi hư hại. Tháng 7/2007 , Holger Kress và đồng nghiệp từ La bô Sinh học Phân tử ở Heidelberg , Đức , báo cáo là các đại thực khuẩn không chờ đợi để nhảy vọt vồ đớp nạn nhân của chúng . Ở bề mặt tế bào, chúng làm thành những chỗ lồi ra , tên là chân gỉa dạng sợi – filopodia vẩy vẩy như đường dây câu cá . Khi một chân giả dạng sợi đụng nhằm một kẻ xâm lăng , đường dây co lại mau lẹ, giúp tế bào nuốt vật thể.

            Thọat tiên, Kress không nhìn tới các chân giả dạng sợi. Ông sử dụng những hạt xâu chuổi kính hiển vi để xem xét cái gì đã xảy ra , khi một macrophagờ tiếp xúc một vật thể ngọai lai . Nhưng ông tụ điểm ở những phần bằng phẳng của màng tế bào, nơi phân tích tiếp xúc dễ dàng hơn . Nhưng rồi thì một hạt chuổi cụng đầu một chân giả dạng sợi , và ngay tức thì phần lồi ra co lại, đem theo hạt chuổi cùng vào . Nhờ vậy , ông mới thấy tiến trình theo cách nhìn mới mẽ .

       Kress, nay là một nhà khảo cứu hậu tiến sĩ đai học Yale, nghĩ rằng tế bào dùng các chân giả dạng sợi để tăng thêm kích thước vùng nó thám hiểm một lúc nào đó . Ông nói : các tế bào có khả năng chận bắt , một thời gian nào đó , nhiều vi khuẩn hơn   là khi màng hòan tòan bằng phẳng .                 

Khi các nhân viên của Viện Bảo Tàng,  bang New York, đào hai hóa thạch to lớn ở khu hầm khai thác đá Catskills, họ đã giải quyết một bí mật 130 năm . Hóa thạch , chóp cây bao tròn một thân dài , mảnh khảnh , cũng  bắt buộc các nhà khoa học phải hình dung lại   khung cảnh trung tầng kỷ Devonian ( cách đây khỏang 385 triệu năm) , để gồm thêm vào kỷ, lòai cây cao lớn này.       

                Bí mật   là danh tánh của gốc cây Gilboa, những hóa thạch gốc cây phồng to, khám phá vào thập niên 1870, trong cùng quận bang New York và được gọi theo tên thị trấn lân cận .Những gồ đỉnh rỏ rệt ở đáy thân hóa thạch sau nhất , sánh được các gốc Gilboa cỗ xưa . Được đặt tên là Wattieza , cây giống như những cây cọ dừa – palms hiện tại và dành chiếm vị trí lòai thông ( tùng bách ) – conifers tỉ như Archaeopteris , được xem như là lòai cây xưa nhất,   già hơn  25 triệu năm , như đã báo cáo ở tạp chí Thiên Nhiên – Nature. Vì rất phong phú , các gốc Gilboa trước đây được xem như là một lọai rừng đầu tiên của tiến trào . Các nhà khoa học tưởng tượng chúng to bự , nhưng không to bự quá như vậy , theo lời   William Stein , nhà thực vật cỗ học đại học Binghamton , bang New York .Bề ngang 7 .8 m , thân cây hóa thạch này cao 3 lần hơn bất cứ cây nào trong tầng kỷ này . Stein nói : chúng tôi đều kinh ngạc về những kích thước này .

            Nhưng không phải chỉ có kích thước là điều đáng kinh ngạc mà thôi. Lòai cây cũng có nhiều kinh ngạc khác : giống cây ráng – fern nhiều hơn là cây thông , bó buộc phải suy nghĩ lại cách nào các rừng kích thước hiện hửu từ đâu đến, theo Stein ; “ chúng ta hiện có một cây to lớn như vậy cung cấp một số rác nặng cả tấn lá “ . Những cây chủ trì kiểu Wattezia, cống hiến sắc thái một hệ thống sinh thái thuộc thời kỳ Devonian , đúng vào lúc sinh thái cận đại Trái Đất thành hình . Nơi nào cây cối đi tới là động vật đi theo ngay , theo lời Stein . 

Hoa to lớn nhất thế giới , nặng 15 cân Anh, hôi như thịt thối vữa, tiến trào từ một hoa nhỏ nhất thế giới, theo lời các nhà khoa học cuối cùng đã hình dung được   là cây Rafflesia  gần gủi cây nào nhất đây . Thật  khó khăn đặt Rafflesia vào một họ cây mộc – cây gỗ , vì đây là một cây ký sinh, thiếu hẳn những đặc tính điển hình dùng xếp lọai cây cối. Theo Charles Davis, nhà sinh học tiến trào đại học Harvard, sưu tập hoa ở rừng rú đảo Borneo : “ thân , lá , rễ cây này đều lùn hẳn đi, trên căn bản thân thể cây như sợi chỉ , xuyên ngoằn ngèo qua ký chủ bạn không biết được là nó có trong đó , chỉ biết thỉnh thoảng hiện ra hoa to bự . “

 Tuy rằng, không có DNA để quang tổng hợp, Davis và các đồng nghiệp quay về ti thể-mitchondries và những gen tiến trào chậm chậm . Họ điểm chấm tổ tiên Rafflesia là hoa nở bề ngang chưa đến 1/10 một ngón – inch Anh; trong khi hoa Rafflesia bề ngang rộng 90 cm . Davis nói ; điều này cũng như thể phóng đại tôi thành kích thước của đại kim tự tháp Ginza vậy đó .

Tay phá vỡ tượng thần Mary Schweizer , cách ly những protein, già 68 triệu tuổi đời và cuối cùng chứng minh họ hàng giữa khủng long và gà . Đây chưa phải là Công viên kỷ Jurassic – Jurassic Park, nhưng gần kề kỷ này nhất, đa số các nhà cỗ học chưa bao giờ tưởng tượng tới.

Tháng tư/2007, nhà khảo cỗ học Mary Schweitzer , viện đại học bang North Carolina, Hoa Kỳ , báo cáo là bà và các đồng nghiệp đã làm trình tự những protein bảo tồn ở những mô mềm còn sót lại từ các xương cẳng, đã già 68 triệu năm, của khủng long Tyrannosaurus rex . Khi so sánh mọi trình tự của chất tạo keo – collagen trên các căn cứ dữ liệu có được , cũng như trên những trình tự, Schweitzer làm được trong la bô , những mảnh protein của T. rex gần giống protêin gà cận đại nhất., làm ra mối liên kết phân tử đầu tiên và cũng cố ý kiến là những chim chóc hiện thời , đúng là dòng dõi con cháu, phát sinh từ khủng long.

Lúc Schweitzer lần đầu tiên khởi sự nghiên cứu các hóa thạch , những mẩu này trông y hệt những mẩu bà đã gặp, trong đó mọi vật liệu hửu cơ đều đã phân hủy và được đá thay thế trong vòng 1 triệu năm , sau khi khủng long chết. Nhưng vài điều bất ngờ xảy ra , khi Schweizer làm hòa tan các mẩu xương hóa thạch trong acid yếu , sửa sọan chúng để phân tích   Bà nhớ lại : “ chúng tôi không làm hòa tan hết được mọi vật liệu, như cách cư xử bình thường các xương xẩu khủng long . Còn sót lại những vật liệu giống vảy lỡ , trải dài , cong lại và xếp lại . “ Dưới kính hiển vi , các mô đáng ngạc nhiên , tiết lộ những cơ cấu tựa các mạch máu và tế bào xương .

 Càng kỳ lạ hơn nữa là nhóm nghiên cứu gồm cả John Adara , nhà phổ kế khối lượng- mass spectrometrist viện đại học Harvard , đã có khả năng làm ra những trình tự , từ những protein hình thành  cách đây cả chục triệu năm . Thêm vào đó , khi bắt tay vào dự án T. rex, Asara cũng đã thành công vặn mạnh 76 trình tự collagen,. từ một khám phá non trẻ hơn là những mảnh xương một voi răng mấu – mastodon  , có mô mềm, ước lương đã sống cách đây 160 000 đến 600 000 năm . Vài mẩu sánh được với bà con còn sống gần nhất của voi răng mấu là voi ngày nay .

Tuy nhiên ,. mẩu khủng long   tỏ ra nhiều thách thức . Asara ước lượng là protêin collagen chỉ là ít hơn 1/100^th   vậi liệu ông nhận của Schweitzer . Nhưng nhờ theo một phương pháp trích và làm thuần khiết khó khăn, ông đã tìm ra 6 mảnh protein hay peptides , có thể làm trình tự được . 5 mảnh giống y hệt những trình tự collagen gà , nhưng cũng sánh được   côlagen của ếch và của kỳ nhông . Thêm vào đó , Asara cũng tìm thấy một peptide mới mẽ của T. rex, không sánh được với bất cứ một sinh vật nào đã biết.

Asara nhấn mạnh là khám phá của ông không có nghĩa gà , trong số chim chóc cận đại , là những bà con gần gủi nhất của khủng long thằn lăn bạo chúa – tyrannosaur , vì chưng ông chỉ mới đủ khả năng so sánh các trình tự T. rex với những lòai hiện có ở những căn cứ dữ liệu công cọng.   Nhưng xác định một giống chim là sánh vai gần nhất , chứng thực những chờ đợi của các nhà khảo cứu , căn cứ trên chứng cớ bộ xương .

Chọc thủng – đột khởi thực sự , theo các nhà khoa học không chứng minh mối liên kết với gà , như chờ mong , nhưng biết rằng lọai hóa thạch bảo tồn này và phân tích phân tử có thể làm được cho vật liệu cách đây hơn một triệu năm, là điều đáng kể lắm chứ. Asara nói : điểm quan trọng là bây giờ bạn có những trình tự này, để so sánh tiến trào với chúng ;bạn chưa bao giờ nghĩ rằng có thể làm được với các sinh vật tuyệt tích đã lâu .” Schweitzer thêm là các nhà cỗ học cần suy nghĩ lại cách nào họ phải xem xét các khám phá hóa thạch , có cơ làm ra dữ liệu trình tự. Bà nói : “ họ đã họat động y hệt nhau từ 300 năm rồi , nhưng nay chúng ta cần bắt đầu suy nghĩ làm cỗ học theo một cách khác ! “

Khác những tế bào khácở lòai vật có vú, trứng thiếu hẳn thể trung tâm - centrosome , những cơ cấu khẩn thiết làm an định tổ chức những protêin tựa sợi ,gọi là con suốt- spindles, đẩy xa nhau các nhiễm sắc thể vào lúc phân bào . Cách nào trứng hình thành mà không có thể trung tâm , một bí mật đã lâu ngày, được các nhà sinh học La bô Sinh học Phân tử Âu Châu – EMBL , thị trấn Heidenberg , Đức Quốc , bật mí , giải quyết tháng 8/2007.

Muốn tạo ra trứng , một tế bào tổ tiên tên gọi là nõan bào – oocyte, phân chia ra thành hai tế bào con gái: một tế bào trứng kềnh càng và một thân thể có cực- polar body . Những nhiễm sắc thể của nõan bào phải được lựa chọn kỷ lưỡng , thế nào cho một phân nữa đại điện lọt vào mỗi tế bào con gái . Nếu không , trứng sẽ có quá nhiều hay quá ít nhiễm sắc thể , gây ra việc không sinh đẻ được nữa hay các rối lọan phát triễn, tỉ như hội chứng Down syndrome . Jan Ellenberg , chánh chuyên viên tại EMBL hỏi : tại sao phân bào các tế bào trứng , rất quan trọng khởi sự đời sống động vật , lại không đáng tin cậy ? “

Sử dụng một kính hiển vi uy vũ quan sát nõan bào chuột khi chúng phân hai , nhóm Ellenberg tìm thấy là các con suốt tập hợp vào hai cấu tạo mạch lạc chặc chẻ , một cho trứng tương lai , và một cho thân thể có cực . Thọat tiên , các con suốt hiện ra khắp tế bào như thể một mắt lưới . Kế tiếp , chúng bắt đầu hút dẫn nhau , làm ra khỏang 80 trung tâm tổ chức khác nhau . Sau khi tụ hợp thành một đốm nhỏ quanh các nhiễm sắc thể, những trung tâm tổ chức hình ống vi tiểu – microtubes này sẽ đẩy xa nhau . Các con suốt hút dẫn và đẩy xa nhau , cuối cùng làm ra -sau nhiều giờ đồng hồ , thay vì   chỉ 10 đến 15 phút cần thiết cho các tế bào thân thể khác phân chia - thành hai cơ cấu khác biệt , đưa các nhiễm sắc thể đến các cực đối diện nhau .

Nhóm cũng lưu ý là khi thụ tinh , các trung tâm tổ chức này rời nhau, tái tạo lại mắt lưới khắp nơi . Mềm dẽo này có thể giúp giải thích tại sao trứng sử dụng một cơ chế bất thường như vậy : những ống vi tiểu của trung tâm tổ chức cũng rất cực trọng đem lại với nhau trứng và các nhân tinh trùng, sau khi thụ tinh .       

Trở lại Trang KH