Ốc sên tự động cho "tái tạo" lại mắt sau khi bị cắt cụt, vén màn bí mật về loại gene "siêu đẳng"

[trungthuc]

Đôi khi, những khám phá vĩ đại trong khoa học lại đến từ những sự tình cờ thật bất ngờ!

Câu chuyện được bắt đầu khi tiến sĩ Alice Accorsi đang nghiên cứu về giải pháp khắc chế loài ốc sên táo (Pomacea canaliciulata) xâm lấn đang hoành hành khắp các cánh đồng rau diếp cá ở Ý. Bà nhận được một lời đề nghị bất ngờ từ tiến sĩ Alejandro Sánchez Alvarado, Chủ tịch kiêm Giám đốc phụ trách khoa học của Viện Nghiên cứu Y khoa Stowers: "Này Alice, cô có thể quay lại trường đại học và cắt bỏ một số bộ phận của những con ốc này, rồi xem chúng có thể tái sinh lại hay không?"

Kết quả thật đáng kinh ngạc. Accorsi nhận thấy rằng ốc sên táo thực sự có khả năng tái sinh lại mắt. Hai khoa học gia này đã cùng hợp tác và bắt đầu biến ốc sên táo này thành một mô hình về sinh vật để tiến hành nghiên cứu về cơ chế di truyền đằng sau sự tái tạo cơ quan cảm giác phức tạp này.

Khám phá này không chỉ là một giải pháp hữu ích cho một loài sinh vật xâm lấn gây ra nhiều phiền toái cho cây trồng, mà còn là một bước tiến khoa học quan trọng mà chúng ta chưa bao giờ có thể làm được với loại mắt được "tái sinh như phép lạ" này trước đây.

Mới đây, một nghiên cứu về loài ốc sên táo (Pomacea canaliciulata), một loài xâm lấn gây hại ở Ý đã hé lộ một khả năng kinh ngạc: chúng có thể tự tái tạo hoàn toàn mắt sau khi bị thương hoặc cắt cụt. Khám phá đột phá này không chỉ giải mã bí mật di truyền đằng sau một trong những cơ quan cảm giác phức tạp nhất mà còn mở ra một hướng đi đầy hứa hẹn cho việc chữa trị các tổn thương về mắt ở con người.

Tốc độ "hồi sinh" thật đáng kinh ngạc và gene "chìa khóa"
Theo tiến sĩ Accorsi, quá trình tái tạo mắt của ốc táo sên này diễn ra với tốc độ và độ chính xác thật đáng kinh ngạc. "Trong vòng chưa đầy hai tuần sau khi cho cắt bỏ hoàn toàn mắt, các dấu hiệu tái tạo ban đầu sẽ xuất hiện ra, và trong vòng chưa đầy một tháng, một con mắt mới được tái tạo đã được phục hồi", bà có chia sẻ với IFLScience.

Một trong những sự phát hiện bất ngờ nhất là việc các thành phần khác nhau của mắt ốc táo sên này không tái tạo với cùng tốc độ hoặc đồng bộ. Tiến sĩ Sánchez Alvarado cho biết: "Sau 28 ngày kể từ khi bị cắt cụt, mắt được tái tạo gần như khớp với cấu trúc của một mắt bình thường còn nguyên vẹn, nhưng thật bất ngờ khi thấy sự tái tạo không đồng bộ của từng bộ phận riêng lẻ".

Quá trình tái tạo diễn ra qua bốn giai đoạn chính: chữa lành vết thương, hình thành khối tế bào đặc biệt, sự xuất hiện của thủy tinh thể và võng mạc, và sự trưởng thành của tất cả các thành phần của mắt.

Mặc dù con người chỉ có thể thực hiện giai đoạn đầu tiên (chữa lành vết thương), nhưng việc hiểu được yếu tố kích thích bước tiếp theo có thể là một sự khám phá then chốt cho sức khỏe mắt của con người.

Một gene quan trọng đã thu hút sự chú ý của họ là pax6, được biết là đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển mắt của động vật có xương sống và loại ruồi giấm. Khi chức năng gene này bị phá vỡ ở ốc sên được chỉnh sửa gene, dòng ốc sên táo mới vẫn khỏe mạnh nhưng không tái tạo mắt.

Đây là lần đầu tiên mà khoa học có thể nhìn sâu vào nền tảng di truyền của một cơ quan cảm giác phức tạp như mắt, và họ đã có một danh sách các gene ứng cử viên để tiếp tục cho thử nghiệm.

Ốc sên táo là một loài ốc sống ở nước ngọt lớn thuộc nhóm động vật thân mềm chân bụng thủy sinh có mang và một lá noãn. loại này nằm trong nhóm liên kết Ampullarioidea và là loài điển hình của liên kiết đó. Các loài họ này khác thường vì chúng có cả mang và phổi với khoang áo được chia ra để phân tách hai loại cấu trúc hô hấp. Sự thích nghi này cho chúng khả năng sống lưỡng cư.

Mở ra hi vọng cho việc chữa lành mắt con người
Nghiên cứu này là bước khởi đầu đầy thú vị để nắm hiểu rõ hơn về cách tạo ra mắt, nhưng nhóm nghiên cứu vẫn chưa hoàn thành. Họ muốn giải quyết những câu hỏi quan trọng như cơ chế phân tử và tế bào điều phối quá trình tái tạo không đồng bộ, vai trò của các quần thể tế bào gốc hoặc tế bào tiền thân cụ thể, và những yếu tố điều hòa nào ngoài pax6 đang thúc đẩy quá trình tái sinh này.

Có lẽ điều hấp dẫn nhất là họ cũng hi vọng khám phá xem liệu chúng ta có thể áp dụng kiến thức đó để mang lại mức độ tái tạo cơ quan cảm giác tương tự ở các loài khác hay không. "Nhiều gene hoạt động trong quá trình tái tạo lại mắt ốc sên cũng có liên quan đến sự hình thành và phát triển mắt của động vật có xương sống", tiến sĩ Accorsi nói thêm.

"Phát hiện này cho thấy, mặc dù mắt ốc sên và mắt người có sự tiến hóa độc lập, chúng vẫn dựa trên một bộ các khối xây dựng di truyền chung. Điều đó cũng mở đường cho các nghiên cứu so sánh có thể mang lại những hiểu biết giá trị về sinh học của quá trình tái tạo và có khả năng cung cấp các chiến lược để sửa chữa hoặc phục hồi mô ở người".

Nghiên cứu này, được công bố trên tạp chí Nature Communications, không chỉ là một kỳ tích khoa học mà còn là một tia sáng hi vọng cho tương lai của y học, đặc biệt trong việc chữa lành các sự tổn thương mắt và cho phục hồi thị giác. Việc giải mã bí mật của loài ốc sên tưởng chừng như đơn giản này có thể là chìa khóa để mở ra một kỷ nguyên mới của y học tái tạo.