Nghiên cứu hệ gen tiết lộ nguyên nhân rối loạn sụt giảm bầy đàn ở ong

Đầu tuần này các nhà nghiên cứu vừa công bố rằng họ đã tìm thấy những dấu ấn phân tử của rối loạn sụt giảm bầy đàn (CCD - colony collapse disorder), hiện tượng đã giết chết 1/3 số ong mật tại Hoa Kỳ năm 2007-2008.

Đây là nghiên cứu đầu tiên xác định một dấu ấn phân tử cụ thể của chứng rối loạn này, và đưa ra giả thuyết dựa trên các dữ liệu để giải thích cho sự biến mất bí ẩn của những chú ong nước Mỹ. Nhóm nghiên cứu bao gồm các nhà khoa học đến từ đại học Illlinois và Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ.

Các nhà nghiên cứu trường đại học Illlinois tập trung vào kết quả dự án nghiên cứu hệ gen ong mật hoàn thành tháng 10 năm 2006, một tháng trước khi những báo cáo đầu tiên về rối loạn suy giảm bầy đàn (CCD) được công bố. Nghiên cứu mới sử dụng kết quả hệ gen và gen chip, để tìm ra những khác biệt về biểu hiện gen trong ruột của ong mật khỏe mạnh và ong mắc chứng CCD.

Các phân tích gen chip thường chỉ xác định các gen hoạt động – những gen được sao chép thành RNA thông tin trong giai đoạn đầu của quá trình tổng hợp protein. Nhưng Reed Johnson, tiến sĩ ngành côn trùng học tại đại học Illinois, tác giả hàng đầu của nghiên cứu, lưu ý rằng những con chip này làm thay đổi một số lượng lớn các RNA ribosome (rRNA) phân đoạn trong cơ thể ong mắc chứng CCD. Ribosome là những nhà máy sản xuất protein, nhưng Johnson quan sát thấy rằng rRNA này gồm những chuỗi giàu adenosine, những chuỗi không tồn tại trong các ribosome thông thường. Sự hình thành đuôi poly A được cho là một tín hiệu của thoái hóa ribosome.

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng, ong mất tích trong hiện tượng CCD có số lượng đoạn ribosome cao một cách bất thường, một triệu chứng do nhiễm virus họ picorna. (Ảnh: L. Brian Stauffer, đại học Illinois News Bureau)

“Những gen chip cho các loài động vật khác cũng chứa những đoạn rRNA bí ẩn này,” Gene Robinson, giáo sư côn trùng học cho biết. Nhưng so sánh giữa ong khỏe mạnh và ong mắc chứng CCD cho thấy các đoạn rRNA tồn tại với tần suất cao hơn ở ong CCD.

“Chúng tồn tại rất nhiều ở ong CCD, nhiều một cách đáng kể,” Berenbaum, một nhà khoa học khác tham gia nghiên cứu cho biết. “Một dấu hiệu chỉ thị của chứng CCD tồn tại ở tất cả các mẫu ong thu được ở mọi thời gian và không gian là sự thừa thãi các đoạn ribosome.

Khi nhóm khảo sát mầm bệnh ở ong khỏe mạnh và ong mắc CCD, họ thấy rằng những virus họ picorna “chiếm đoạt mất ribosome,” chúng điều khiển khiến bộ máy tế bào chỉ sản xuất ra các protein phục vụ cho virus. Các virus họ picorna tấn công ong là một danh sách dài, trong đó bao gồm cả virus gây liệt cấp tính Israel, loại virus từng bị nghi ngờ là nguyên nhân chủ yếu gây ra chứng CCD.

Giới khoa học đã đưa ra nhiều giả thuyết khác nhau để xác định nguyên nhân chứng CCD, từ suy giảm nguồn dinh dưỡng cho tới phơi nhiễm thuốc trừ sâu hay tiếp xúc với các thực vật biến đổi gen. Các nhà nghiên cứu Tây Ban Nha mới đây đề cập tới một loài nấm kí sinh mang tên Nosema ceranae, loài nấm này cũng tác động tới nhiều ong CCD ở Tây Ban Nha.

Mất chức năng ribosome sẽ giải thích cho nhiều hiện tượng xung quanh chứng CCD, Berenbaum cho bết.

“Nếu ribosome của bạn bị tổn thương, bạn không thể phản ứng lại với thuốc trừ sâu, không thể phản ứng trước sự tấn công của nấm hay vi khuẩn và thiếu hụt dinh dưỡng, bởi vì ribosome là trụ cột của sự sống ở bất kì loài sinh vật nào. Bạn luôn cần protein để tồn tại,” bà nói.

Mối ong (varroa mite), loài được cho là đã giết chết rất nhiều ong sau khi vô tình xâm nhập được vào lãnh thổ Hoa Kỳ năm 1986, chính là một vật thể trung gian mang các virus họ picorna.

Robinson cho biết, những nhân tố kể trên, cùng với việc đưa ong đi khắp các miền để thực hiện thụ phấn cho cây trồng, là những áp lực lớn đối với loài ong. Gánh nặng này sẽ dẫn tới tổn hại chúc năng ribosome.

Từ khóa liên quan:

hệ gen

rối loạn sụt giảm bầy đàn

ong

ribosome

protein