Khả năng sống sót trong môi trường đóng băng của bọ đuôi bật

Bọ đuôi bật Bắc Cực (Megaphorura arctica) sống sót trong nhiệt độ đóng băng bằng cách tự khử nước trước khi thời kỳ lạnh giá nhất bắt đầu. Các nhà nghiên cứu đã nhận biết một tập hợp gen tham gia vào việc kiểm soát cơ chế sống sót cực độ này.

Melody Clark đã chỉ đạo một nhóm các nhà nghiên cứu thuộc Cơ quan khảo sát Bắc Cực của Anh Quốc và Đại học Novi-Sad, Serbia. Bà cho biết: “Đây là nghiên cứu phân tử chuyên sâu đầu tiên về cơ chế sống sót thời tiết băng giá của loài vật này. Những thông tin từ nghiên cứu này không chỉ được các nhà sinh thái học quan tâm, mà đồng thời cả những người nghiên cứu về tác động của nhiệt độ thấp tới các hệ sinh học”.

Bọ đuôi bật Bắc Cực tự khử nước của bản thân để có thể sống sót qua giai đoạn thời tiết khắc nghiệt nhất của vùng cực, với băng tuyết và nhiệt độ có thể dễ dàng xuống tới -14 độ C. Chúng co vào trong lớp vỏ nhỏ cho đến khi thời tiết thuận lợi hơn thì chúng mới bắt đầu hoạt động trở lại. Đây là nghiên cứu đầu tiên nhận biết cơ sở di truyền cho quá trình sinh lý này. Để nhận biết đặc tính biểu hiện gen do độ lạnh tạo ra ở bọ đuôi bật, Clark và các đồng nghiệp đã so sánh biểu hiện gen ở những nhóm động vật được tiếp xúc với những điều kiện môi trường khác nhau.

Megaphorura arctica. (Ảnh:Trung tâm BioMed)

Họ nhận thấy những gen tham gia vào nhiều quá trình tế bào, bao gồm sự sản xuất và huy động một chất chống đóng băng tự nhiên, bảo vệ hệ thống tế bào qua các protein shốc nhiệt, được hoạt hóa trong quá trình khử nước. Những gen chiếm ưu thế khi con vật phục hồi ở điều kiện nhiệt độ cao hơn, là những gen liên quan đến sự tạo ra năng lượng, dẫn đến sự sản xuất protein và phân chia tế bào.

Clark phát biểu về ý nghĩa của nghiên cứu: “Nghiên cứu này là một phần của dự án châu Âu lớn hơn có tên gọi Sleeping Beauty, tìm hiểu việc làm thế nào những loài vật khác nhau sống sót qua quá trình khử nước. Việc hiểu rõ làm thế nào động vật sống sót trong các điều kiện môi trường đặc biệt khắc nghiệt hy vọng sẽ cung cấp những giải pháp mới cho nghiên cứu y học và bảo quản mô cho các ca cấy ghép”.

Tham khảo:
1. Melody S Clark, Michael A.S Thorne, Jelena Purac, Gavin Burns, Guy Hillyard, Zeljko D Popovic, Gordana Grubor-Lajsic and M Roger Worland. Surviving the cold: molecular analyses of insect cryoprotective dehydration in the Arctic springtail Megaphorura arctica (Tullberg). BMC Genomics, (in press) [link]