Ruồi giấm: Từ loài côn trùng gây hại đến "người hùng" khoa học

Loài ruồi có thể gây ra nhiều phiền toái cho cuộc sống thường nhật. Thế nhưng ở khía cạnh khoa học, chúng thực sự đã tạo nên một cuộc cách mạng phi thường.

Giống như muỗi, ruồi thuộc bộ Diptera - nhóm côn trùng có hai cánh - và được biết đến với nhiều đặc điểm có hại hơn là có lợi. Tuy nhiên, chúng ta không nên đánh giá loài côn trùng này chỉ vì hành vi tiêu cực của chúng.

Một con ruồi giấm đậu trên một quả chuối. (Ảnh: Wikimedia Commons).

Trong cuốn sách "Cuộc sống bí mật của loài ruồi", tác giả Erica McAlister - nhà côn trùng học người Anh, đánh giá cao vai trò của loài ruồi trong tự nhiên. Bà viết: "Hãy thử tưởng tượng về một thế giới không có ruồi để phân hủy xác động vật".

Ruồi giấm (Tên khoa học: drosophila melanogaster) được đề cập lần đầu tiên bởi nhà côn trùng học người Đức Johann Meigene vào năm 1830. Kể từ đó, chúng đã trở thành loài vật được hiểu biết rõ nhất trên hành tinh, đồng thời đóng vai trò như cỗ máy nghiên cứu y học hiện đại.

Theo thống kê, có tới 10 nhà khoa học nghiên cứu về ruồi Drosophila đã được trao giải Nobel về sinh lý học hoặc y học. Cùng với đó là hơn 10.000 nhà nghiên cứu trên toàn thế giới đang làm việc với ruồi giấm trong nhiều lĩnh vực khoa học.

Tác nhân tạo ra đột phá trong khoa học

Đầu những năm 1900, nhà sinh vật học Thomas Hunt Morgan tại Đại học Columbia, New York, quyết định thử nghiệm các lý thuyết tiến hóa, mà tiêu biểu là thuyết di truyền của Gregor Mendel, kết hợp cùng các phương pháp đột biến gene liên kết trên loài ruồi giấm.

Thí nghiệm nhân giống hàng loạt của ông đã sản sinh trung bình 100 trứng ruồi giấm mỗi ngày, và giúp tạo ra 1 thế hệ ruồi giấm mới trong khoảng 10 ngày.

Vòng đời của ruồi giấm. (Ảnh: Walter-lab).

Từ những thí nghiệm ấy, Morgan đã phát hiện ra một cá thể ruồi duy nhất có mắt trắng, thay vì mắt đỏ như ruồi giấm thường có.

Bằng cách nghiên cứu chuyên sâu về cá thể đặc biệt này, Morgan đã chứng minh được các gene có thể đột biến và sắp xếp thành các bản đồ có trật tự, nhằm tái tạo trên nhiễm sắc thể hoàn toàn mới.

Khám phá này thiết lập nên nền móng vững chắc cho lĩnh vực di truyền học cổ điển như chúng ta đã biết. Nó còn góp phần giải đáp cho những thắc mắc của nhân loại liên quan tới cách thức truyền nhiễm của một số loại bệnh di truyền.

Vào những năm 1940, hai nhà khoa học George Beadle và Edward Tatum, cũng đã thành công chứng minh rằng một số mã gene trên ruồi giấm có thể tạo điều kiện thuận lợi cho các phản ứng hóa học và tạo ra các phân tử cần thiết trong tế bào.

Năm 1995, ba nhà khoa học đã đoạt giải Nobel nhờ những đóng góp của họ về mạng lưới gene, nơi các thành phần của gene tương tác với nhau để kiểm soát một chức năng cụ thể của tế bào, từ đó xác định ra sự phát triển của cơ thể và cách thức xảy ra các rối loạn di truyền.

So sánh bộ gene của ruồi với con người

Con người và loài ruồi khác nhau cả về hình dạng và cấu trúc cơ thể. Chúng ta là những động vật bậc cao, còn ruồi chỉ là loài côn trùng thấp cấp.

Sự so sánh này nghe có vẻ khập khiễng, nhưng trên thực tế, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng bộ gene của ruồi và người có những điểm tương đồng đáng kinh ngạc.

Trong đó, nhiều gene của con người thậm chí có thể đảm nhận chức năng tương đương với ruồi giấm của chúng khi được đưa vào bộ gene của các cá thể này.

Bộ gene của ruồi và người có những điểm tương đồng đáng kinh ngạc. (Ảnh: Brandeis University).

Dường như tổ tiên chung đã tạo ra các dòng tiến hóa của ruồi và người cách đây nửa tỷ năm. Chúng được trang bị hệ thống sinh học hoàn hảo đến mức nhiều khía cạnh của nó vẫn được duy trì đến ngày nay, chẳng hạn như cơ chế tăng trưởng hoặc chức năng của tế bào thần kinh.

Do người và ruồi rất giống nhau về mặt di truyền, nên nhiều khía cạnh sinh học của con người, bao gồm các bệnh truyền nhiễm, đã được khoa học giải mã nhờ vào loài côn trùng này.

Nghiên cứu về ruồi giấm cũng được đánh giá là phương pháp nhanh chóng, tiết kiệm chi phí và cực kỳ linh hoạt để cho ra những khám phá khoa học.

Theo Sciencealert, ước tính có hơn 10.000 nhà nghiên cứu trên toàn thế giới đang làm việc với ruồi giấm trong nhiều lĩnh vực khoa học liên quan đến sinh học và bệnh tật của con người.

Các lĩnh vực nổi bật bao gồm nghiên cứu về ung thư, lão hóa, quá trình phát triển, hệ vi sinh vật đường ruột, tế bào gốc, cơ và tim...

Bên cạnh đó, loài côn trùng này cũng là đối tượng được các nhà thần kinh học sử dụng để nghiên cứu về học tập, trí nhớ, giấc ngủ, sự gây hấn, nghiện ngập và rối loạn thần kinh.

• Tại sao ruồi giấm có tinh trùng dài gấp 23 lần cơ thể?
• Phi hành gia mang ruồi vũ trụ về Trái Đất
• Những khám phá bất ngờ về loài ruồi giấm nhỏ bé