Khoa học tự nhiên

Loài giun có khả năng tái tạo bộ phận cơ thể, nuôi hy vọng tái sinh ở người (17/12/2016)

Liệu con người có khả năng tái tao các bộ phận như: cánh tay hoặc chân đã bị cụt hay thậm chí có thể khôi phục hoàn toàn chức năng của hệ thần kinh sau ảnh hưởng của chấn thương tủy sống?

Một nghiên cứu mới được thực hiện trên đối tượng thí nghiệm là một trong những loài họ hàng không xương sống gần gũi nhất với loài người, đó là loài giun sồi cho thấy một ngày nào đó, điều kỳ diệu này hoàn toàn có thể xảy ra. Loài giun sồi chui sâu trong cát xung quanh các rạn san hô, tuy nhiên, do có mối quan hệ tổ tiên với ngành dây sống nên chúng có cấu trúc gen và cơ thể giống với loài người một cách đáng ngạc nhiên.

Trong báo cáo được công bố trên tạp chí Developmental Dynamics, một nghiên cứu được thực hiện bởi các nhà khoa học đến từ trường Đại học Washington (UW), Hoa Kỳ đã chứng minh khả năng tái tạo các bộ phận cơ thể, có thể kể đến như: đầu, hệ thần kinh và các cơ quan nội tạng sau khi bị cắt đôi của loài giun sồi. Nếu các nhà khoa học có thể giải mã được mạng lưới gen của điều kỳ diệu này, thì cũng có nghĩa là họ có thể tái tạo các chi ở người thông qua thao tác di truyền học tương tự ở loài người.

"Con người và động vật đều sở hữu hàng ngàn gen giống nhau, trong số đó, chúng ta sở hữu rất nhiều gen mà động vật sử dụng để tái tạo cấu trúc cơ thể của chúng", Shawn Luttrell – nghiên cứu sinh chuyên ngành sinh học thuộc UW đồng thời là tác giả chính của nghiên cứu cho biết. "Điều này được xem như là một gợi ý cho khả năng tái tạo hệ thần kinh trung ương ở người nếu chúng ta có thể tìm ra cơ chế mà loài giun này sử dụng để tái sinh".

Kết quả nghiên cứu mới cho thấy rằng khi loài giun sồi - một trong số ít những loài bán dây sống bị chia đôi cơ thể, chúng có khả năng tái tạo bộ phần đầu hoặc đuôi với vị trí đối xứng và có tỷ lệ hoàn hảo so với một nửa còn lại. Hãy tưởng tượng rằng khi một người bị cắt ra làm đôi ở vị trí thắt lưng thì ở nửa thân dưới của họ sẽ mọc một cái đầu mới và một nửa thân trên sẽ mọc ra một đôi chân mới.

Các nhà nghiên cứu cho biết: Sau thời điểm bị cắt 3 hoặc 4 ngày, giun bắt đầu mọc ra bộ phận vòi và miệng, và từ 5 đến 10 ngày, trái tim và thận của giun sẽ được tái tạo. Đến ngày thứ 15, giun có khả năng tái tạo một ống thần kinh hoàn toàn mới. Đối với con người, bộ phận này tương ứng với tủy sống và não bộ.

Sau khi bị cắt, mỗi nửa thân của giun sẽ tiếp tục phát triển bình thường, khỏe mạnh, và sau khi tất cả các bộ phận trên cơ thể mọc lại hoàn chỉnh, chúng sẽ trở thành những con giun khỏa mạnh.

“Khả năng tái sinh giúp con người và các loài động vật và trở nên bất tử”, GS. Billie Swalla chuyên ngành sinh học thuộc UW cho biết. "Không chỉ các mô được tái sinh mà chúng thậm chí còn được tái sinh theo đúng cách, với một tỷ lệ chính xác với tỷ lệ mà để đến cuối quá trình, thậm chí không ai có thể phân biệt được một con vật đã được tái tạo các bộ phận với một con vật khỏe mạnh, có hình dáng bình thường".

Bên cạnh đó, các nhà nghiên cứu cũng phân tích các mô hình biểu hiện gen của giun sồi trong quá trình chúng mọc lại các bộ phận cơ thể, đây được coi là một bước quan trọng đầu tiên trong việc tìm hiểu cơ chế điều khiển khả năng tái sinh. Họ nghi ngờ rằng gen "kiểm soát tổng thể" hay bộ gen chịu trách nhiệm kích hoạt một mô hình hoạt động gen nhằm thúc đẩy quá trình tái tạo, bởi vì sau khi bắt đầu quá trình tái sinh, một cấu trúc tương tự sẽ được thiết lập ở mỗi cá thể giun. Nó giống như là các tế bào đang đọc hướng dẫn chỉ đường một cách độc lập nhằm cho biết khoảng cách giữa miệng và khe mang và tỷ lệ đối với các bộ phận khác của cơ thể cũng như kích thước ban đầu của giun.

Khi đã xác định được các mô hình gen này, cuối cùng các mô từ một cá thể bị cắt cụt chi có thể được thu lại và gen trong tế bào đó được kích hoạt để đi theo lộ trình tái sinh. Sau đó, có thể ghép mô ở cuối chi bị cắt đứt và cánh tay hoặc chân có thể mọc lại theo đúng kích thước ban đầu, Swalla giải thích.

"Cá nhân tôi thực sự tin rằng con người chúng ta có khả năng tái sinh, tuy nhiên, có một thứ gì đó đã ngăn không cho điều này xảy ra", Swalla cho biết. "Tôi tin rằng con người có nhiều gen có cấu tạo giống nhau, và nếu chúng ta có thể tìm ra cách thức để khởi động, kích hoạt các gen này, chúng ta hoàn toàn có khả năng tái tạo bộ phận cơ thể".

Tái sinh là hiện tượng phổ biến xuất hiện ở nhiều dòng giống động vật, mặc dù trong số những loài động vật có xương sống (bao gồm cả con người), đặc điểm này được cho là thể hiện mạnh mẽ nhất ở các loài lưỡng cư và cá. Con người có thể tái tạo lại các cơ quan trong cơ thể cũng như tế bào da ở một mức độ nhất định nào đó, nhưng chúng ta lại mất đi khả năng tái tạo những bộ phận cơ thể hoàn chỉnh.

Lý giải cho những điều trên, các nhà khoa học cho rằng: các hệ thống miễn dịch của chúng ta trong trường hợp khẩn cấp cần cầm máu hoặc ngăn ngừa tình trạng nhiễm trùng có khả năng ức chế quá trình tái sinh bằng cách tạo ra các mô sẹo không thể xuyên thủng khi gặp những tổn thương, hoặc có thể kích thước tương đối lớn của người so với các loài động vật khác cũng là nguyên nhân khiến quá trình tái sinh phải tiêu thụ quá nhiều năng lượng. Xét từ góc độ năng lượng, nếu chúng ta có thể thích nghi với việc sử dụng 9 ngón tay thay vì 10 ngón hoặc 1 cánh tay thay vì 2 thì việc thay thế một chi có thể sẽ không mang lại hiệu quả về chi phí.

Các nhà nghiên cứu hiện đang nỗ lực nhằm giải mã những dạng tế bào mà loài giun sử dụng trong quá trình tái tạo. Có thể họ sẽ sử dụng tế bào gốc để thúc đẩy quá trình phát triển trở lại của bộ phận cơ thể, hoặc cũng có thể họ giao nhiệm vụ tái tạo mô cho các tế bào. Nhóm nghiên cứu cũng hy vọng sẽ kích hoạt các gen nhằm kích thích quá trình tái tạo hoàn chỉnh ở động vật không có khả năng tái tạo mô mà loài cá ngựa vằn là một điển hình.

Nguồn: www.vista.gov.vn (Theo http://phys.org/news/2016-11-closest-worm-kin-regrow-body.html#jCp, 12/2016)