Thông qua ngoại di truyền, những trải nghiệm sống của chúng ta có thể được để lại cho thế hệ con cháu. Nghiên cứu trên những người trải qua tổn thương tinh thần cho thấy stress có thể mang đến những di chứng đến cả những thế hệ sau. Nhưng bằng cách nào những “ký ức” di truyền này có thể được kế thừa?
Công trình nghiên cứu mới của Đại học Tel Aviv xác định chính xác cơ chế “tắt” và “mở” những đặc điểm di truyền do tác động môi trường. Nghiên cứu này được dẫn đầu bởi Tiến sĩ Oded Rechavi và nhóm cộng sự tại TAU’s Faculty of Life Sciences and Sagol School of Neuroscience, hé lộ những quy luật quyết định các đặc điểm ngoại di truyền nào được thừa hưởng và trong thời gian bao lâu.
“Cho đến bây giờ, người ta vẫn cho là sự suy giảm thụ động hay thoái hóa quyết định sự kế thừa của những tính trạng ngoại di truyền. Nhưng chúng tôi chứng minh có một quy trình chủ động điều tiết các tính trạng ngoại di truyền qua các thế hệ,” Tiến sĩ Rechavi chia sẻ.
Di truyền stress từ thế hệ này sang thế hệ khác
Từ lâu, người ta đã biết cách thức di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác của những di chứng do stress, chấn thương tâm lý và các ảnh hưởng môi trường khác. Các phân tử ARN nhỏ – những đoạn ARN ngắn quy định biểu hiện gen – nằm trong số những yếu tố then chốt liên quan đến việc trù tính cho những đặc điểm kế thừa này. Trước đây, Tiến sĩ Rechavi và nhóm cộng sự đã xác định được cơ chế “di truyền bằng các ARN nhỏ” khi các phân tử ARN tạo ra phản hồi theo nhu cầu riêng biệt của tế bào và cách thức chúng được điều chỉnh giữa các thế hệ.
“Vừa rồi chúng tôi đã cho thấy trùn kế thừa các ARN nhỏ sau khi thế hệ cha mẹ chúng bị đói kém và nhiễm khuẩn. Những ARN nhỏ này giúp thế hệ sau chuẩn bị cho những tình huống khó khăn tương tự,” Tiến sĩ Rechavi cho hay. “Chúng tôi cũng tìm ra cơ chế tăng cường kế thừa các ARN nhỏ giữa các thế hệ, vì thế tính trạng sẽ không bị mai một.
Phần lớn các tính trạng ngoại di truyền được thừa kế ở trùn C.elegans chỉ tồn tại trong vài thế hệ, từ đó dẫn đến giả thuyết rằng hiệu quả của ngoại di truyền đơn giản là mất dần theo thời gian thông qua quá trình suy giảm hay thoái hóa.
“Nhưng giả thuyết này đã bỏ qua khả năng là quá trình đó đơn thuần không mất đi mà thay vào đó lại được điều tiết,” Tiến sĩ Rechavi chia sẻ. Trong nghiên cứu trên trùn C.elegans, ông đã theo dõi các ARN nhỏ nhắm vào GFP (green fluorescent protein – protein phát sáng huỳnh quang xanh), một gen thường được dùng trong thí nghiệm. “Bằng cách theo dõi các ARN nhỏ kế thừa thực hiện các hoạt động điểu tiết GFP, chúng tôi khám phá ra cơ chế di truyền mang tính chủ động và điều chỉnh được, từ đó có thể “tắt” hay “mở” biểu hiện gen.
Các nhà khoa học đã phát hiện những gen chuyên biệt có liên quan đến việc tắt hay mở sự kế thừa ngoại di truyền. Những gen này được gọi là “MOTEK” (Modified Transgenerational Epigenetic Kinetics).
“Chúng tôi khám phá ra cách điều khiển thời gian tồn tại của ngoại di truyền trên trùn bằng cách “mở” hay “tắt” các ARN nhỏ có chức năng điều tiết gen. Những công tắc này được điều khiển bởi tác động phản hồi qua lại giữa ARN-nhỏ-điều-tiết-gen (có tính kế thừa) và các gen MOTEK cần có để sản xuất và truyền dẫn những ARN nhỏ này qua các thế hệ.”
“Tín hiệu phản hồi quyết định ký ức ngoại di truyền sẽ tiếp tục đến với con cháu hay không, và mỗi tính trạng ngoại di truyền sẽ tồn tại trong bao lâu,” Rachevi cho biết.
Học thuyết di truyền hoàn thiện?
Mặc dù nghiên cứu này được thực hiện trên trùn, nhóm nghiên cứu tin rằng nắm được các nguyên lý điều khiển sự kế thừa của thông tin ngoại di truyền là yếu tố then chốt để xây dựng một học thuyết di truyền hoàn thiện cho mọi sinh vật, bao gồm cả loài người.
“Hiện chúng tôi đang lên kế hoạch nghiên cứu các gen MOTEK để biết chính xác cách thức chúng ảnh hưởng đến thời gian của hiệu ứng ngoại di truyền,” Leah Houri-Zeevi cho biết, ông hiện đang là nghiên cứu sinh tại phòng lab của Tiến sĩ Rachevi. “Hơn nữa, chúng tôi sẽ xem xét liệu quá trình tương tự có tồn tại ở người hay không.”
Bibliography
American Friends of Tel Aviv University. (2016, March 28). Biological mechanism passes on long-term epigenetic ‘memories’: Researchers discover the on/off button for inheriting responses to environmental changes. ScienceDaily. Retrieved March 29, 2016 from www.sciencedaily.com/releases/2016/03/160328133534.htm
<Dương Thụ dịch>
