ADN là đầu mối của hoạt động sinh sản

Theo một nghiên cứu mới được nhà sinh vật học Imperial công bố trên tạp chí PNAS tháng 4, có một loại men dại cứ 1000 thế hệ sinh sản vô tính thì tồn tại một chu kỳ sinh sản hữu tính.

Nghiên cứu tập trung vào men Saccharomyces paradoxus, một loại men có thể sinh sản dưới cả hai hình thức hữu tính và vô tính. Nhóm nghiên cứu sử dụng men này để kiểm tra tác động của hình thức sinh sản hữu tính và vô tính đối với những biến đổi khác nhau trong chuỗi ADN của sinh vật. Một chuỗi ADN như là “bản thiết kế” của một sinh vật bao gồm các cấu trúc hóa học cần thiết cho gen phát triển và hoạt động.

Qua phân tích các chuỗi ADN của men dại, các nhà khoa học đã tìm được tỉ lệ xảy ra sinh sản hữu tính ở men bằng cách ghi lại những dấu hiệu đặc biệt của cả sinh sản hữu tính và vô tính trên chuỗi ADN.

Tế bào Saccharomyces. (Ảnh: Wikimedia Commons)

Khi men sinh sản vô tính, một tế bào mẹ tạo ra một núm nhỏ, núm nhỏ này tách rời ra trở thành tế bào con giống hệt với tế bào mẹ. Trong quá trình hình thành núm, ADN gốc của tế bào mẹ được sao chép, đôi khi mắc lỗi trong quá trình làm hình thành đột biến. Đột biến xuất hiện ở tất cả các thế hệ, chúng có thể được dùng để phân biệt nòi vô tính và số lượng của chúng được dùng để xác định số lượng thế hệ vô tính. Mặt khác, nếu men sinh sản hữu tính, vật liệu di truyền ở tế bào mẹ thực hiện một quá trình phân chia và tái tổ hợp để tạo ra một sinh vật sống mới. Kết quả là xuất hiện một tổ hợp gen mới trên chuỗi ADN của tế bào con. Điều này cho thấy quá trình sinh sản hữu tính tạo ra một cơ thể mới còn sinh sản vô tính thì không.

Isheng Jason Tsai - sinh viên cao học Khoa khoa học đời sống thuộc Imperial đồng thời là một tác giả của bài báo - đã giải thích tầm quan trọng của việc nhận biết khi nào hình thức sinh sản khác nhau xuất hiện:

“Tìm kiếm các dấu hiệu đặc biệt để lại bởi các hình thức sinh sản khác nhau của men đem lại cho chúng ta những hiểu biết quý báu về vòng đời của loài sinh vật vốn rất khó nghiên cứu. Nghiên cứu đem đến nguồn sáng mới cho các công trình về vi khuẩn sau này cũng như quá trình sinh sản của chúng”.

Jason và các đồng nghiệp đã phân tích những biến đổi trong chuỗi ADN của một nhiễm sắc thể trong hai quần thể men dại Saccharomyces paradoxus.

Bằng cách phân tích chuỗi ADN của men, các nhà nghiên cứu đã có thể đánh giá được mức độ biến đổi của ADN do hình thức sinh sản vô tính, và mức độ biến đổi của ADN do sinh sản hữu tính. Mức độ biến đổi tăng lên cùng với số lượng cá thể trong quần thể, và được sử dụng để ước lượng kích cỡ quần thể.

So sánh hai hình thức gen cho phép họ kết luận rằng men S. paradoxus cứ trải qua 1000 thế hệ sinh sản vô tính thì có 1 thế hệ sinh sản hữu tính.

Bài báo “Hệ gen của quần thể men dại Saccharomyces paradoxus: Xác định số lượng vòng đời” được công bố trực tuyến ngày 14 tháng 3.