Các nhà khoa học tìm gien thích nghi với nhiệt độ ở cá

Trong một nghiên cứu đầu tiên trên thế giới, các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Rạn san hô ARC (Coral CoE) tại Đại học James Cook, Ôx-trây-li-a đã mở khóa những bí ẩn di truyền về lý do tại sao một số cá có thể điều chỉnh để thích nghi với các đại dương ấm lên.

Trong một dự án hợp tác với các nhà khoa học từ Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdullah (KAUST) ở Ả-rập Saudi, các nhà nghiên cứu đã kiểm tra làm thế nào gen của cá thích ứng sau nhiều thế hệ sống ở nhiệt độ cao hơn được dự đoán dưới sự thay đổi khí hậu.

"Một số loài cá có khả năng đặc biệt để điều chỉnh nhiệt độ nước cao hơn qua một vài thế hệ tiếp xúc", Tiến sĩ Heather Veilleux từ Coral CoE cho biết.
"Nhưng cho đến nay, làm thế nào chúng làm điều này vẫn còn là bí ẩn".

Sử dụng các phương pháp phân tử cắt-cạnh, nhóm nghiên cứu đã xác định 53 gien quan trọng có liên quan đến sự thích nghi khí hậu đa thế hệ dài hạn với nhiệt độ cao hơn.

"Bằng cách hiểu các chức năng của các gien này, chúng ta có thể xác định các quá trình sinh học cho phép cá đối phó với nhiệt độ cao hơn", Tiến sĩ Veilleux giải thích.

"Chúng tôi phát hiện mức độ cao hơn đáng kể của hoạt động gien trao đổi chất trong cá tiếp xúc với nhiệt độ cao hơn trong hai thế hệ, chỉ ra rằng những thay đổi trong sản xuất năng lượng là trọng tâm để duy trì hiệu suất ở nhiệt độ cao hơn".

"Các gien miễn dịch và căng thẳng cũng phản ứng ở một mức độ cao hơn trong thế hệ thứ hai, chỉ ra rằng mức tăng của các gien này được yêu cầu để cho phép cá đối phó tốt hơn trong nước ấm hơn", Tiến sĩ Veilleux nói.

Dự án về nuôi cá rạn san hô ở nhiệt độ khác nhau trong hơn bốn năm tại các cơ sở được xây dựng tại Đại học James Cook và sau đó thử nghiệm hiệu suất chuyển hóa của chúng.

"Chúng tôi sử dụng kỹ thuật giải trình tự gien và tin sinh học hiện đại để kiểm tra các mẫu của biểu hiện gen ở cá", Giáo sư Tim Ravasi từ KAUST giải thích.

"Bằng cách tương quan các mô hình biểu hiện gien với hiệu suất chuyển hóa của cá mà đã thích nghi với nhiệt độ cao hơn, chúng tôi đã có thể xác định những gien nào có thể thực hiện sự thích nghi này".

"Đáng ngạc nhiên, chúng tôi nhận thấy rằng một số loại protein đáp ứng với căng thẳng nhiệt độ trong ngắn hạn (gọi là protein sốc nhiệt) đã không đáp ứng trong dài hạn", Giáo sư Philip Munday từ Coral CoE cho biết.

"Các protein sốc nhiệt giúp duy trì cấu trúc của các protein cần thiết khác. Do đó, chúng tôi nghĩ rằng chúng cũng có thể đóng góp vào sự thích nghi lâu dài với nhiệt độ cao hơn", Giáo sư Munday nói.

"Tuy nhiên, protein sốc nhiệt đã không tham gia vào sự thích nghi nhiều thế hệ với nhiệt độ cao, cho thấy rằng chúng không phải là chỉ số tốt về năng lực để đối phó với biến đổi khí hậu".

Đây là nghiên cứu đầu tiên cho thấy các quá trình phân tử có thể giúp các loài cá rạn san hô và các loài sinh vật biển khác thích ứng với điều kiện ấm áp hơn trong tương lai.

"Việc biết được những gien có liên quan đến sự thích nghi khi hậu đa thế hệ và biểu hiện của chúng được quy định như thế nào sẽ cải thiện sự hiểu biết của chúng ta về phản ứng thích nghi với sự thay đổi môi trường nhanh chóng và giúp xác định các loài có nguy cơ cao nhất từ biến đổi khí hậu và những loài có khả năng thích ứng hơn", Tiến sĩ Veilleux cho biết.

Theo Bộ NN&PTNT