Bí mật về loài cá mập có thể sống tới 400 năm

Cá mập Greenland có vẻ ngoài không hề cuốn hút. Khung cơ thể đồ sộ của nó được bao phủ một lớp da nhám. Vây của nó còi cọc, xếp một cách kỳ cục dọc theo hai bên sườn. Và đôi mắt luôn đục ngầu, thường có những con ký sinh trùng giống giun lủng lẳng lúc cá mập chậm rãi lang thang ở vùng nước sâu của Bắc Đại Tây Dương và Bắc Băng Dương.

Nhưng loài cá mập này mang một khả năng đáng ngạc nhiên: Nó có thể sống tới 400 năm.

Hiện nay, một nhóm các nhà khoa học quốc tế từ châu Âu và Mỹ đã lập bản đồ bộ gene của cá mập Greenland, mang đến cơ hội tìm hiểu bí mật về tuổi thọ vượt trội của loài này.

Bộ gene kỳ lạ

Steve Hoffmann, nhà sinh học tính toán tại Viện Lão khoa Leibniz và Đại học Friedrich Schiller Jena (Đức), cũng là người đứng đầu nghiên cứu, nói với The New York Times: "Bất kỳ nghiên cứu nào về cơ chế giúp loài động vật này có thể sống lâu như vậy đều sẽ cần đến trình tự bộ gene".

Những phát hiện, được công bố dưới dạng bản in trước trên trang web bioRxiv, cung cấp bản tổng hợp toàn diện về cấu tạo di truyền của cá mập Greenland. Trong đó có chia sẻ những hiểu biết ban đầu về các gene cụ thể và cơ chế sinh học, bao gồm một mạng lưới các gene trùng lặp liên quan đến sửa chữa DNA, có thể ảnh hưởng đến tuổi thọ đặc biệt của loài cá mập này.

Các nhà khoa học phát hiện ra rằng cá mập Greenland sở hữu bộ gene rất lớn: Khoảng 6,5 tỷ cặp base DNA (hay cặp cơ sở) - gấp khoảng hai lần so với con người và là bộ gene lớn nhất trong số các loài cá mập khác được giải trình tự cho đến nay.

Arne Sahm, nhà tin sinh học tại Viện Lão khoa Leibniz và Đại học Ruhr Bochum, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: "Chúng tôi không thể ngờ rằng nó lại lớn đến vậy".

Cá mập Greenland được bắt ở Brede Fjord, phía tây nam Greenland. Ảnh: Takuji Noda.

Đáng ngạc nhiên là hơn 2/3 bộ gene được tạo thành từ các gene lặp lại được gọi là các yếu tố chuyển vị hoặc gene nhảy. Các gene này tự chèn vào gene khác và tự sao chép thông qua cơ chế sao chép - dán. Với cơ chế như vậy, chúng thường phá vỡ hoạt động bình thường của gene và có thể gây ra đột biến, xóa hoặc nhân đôi, có thể dẫn đến sự phát triển của bệnh tật hoặc các vấn đề phát triển trong cơ thể.

Các nhà nghiên cứu tự hỏi làm thế nào cá mập Greenland có thể sống lâu đến vậy nếu chúng mang một số lượng lớn các gene có hại này.

Họ nêu giả thuyết rằng loài này có thể đã tiến hóa theo một cách độc đáo để "chiếm đoạt" bộ máy của các gene nhảy, sao chép các gene liên quan đến sửa chữa DNA. Quá trình đó có thể giúp chống lại thiệt hại tích tụ do các gene nhảy gây ra và cải thiện khả năng sửa chữa DNA của cá mập.

Một phát hiện quan trọng đã xác định được mạng lưới gồm 81 gene chỉ có ở cá mập Greenland - có vai trò trong quá trình sửa chữa DNA.

Tuổi thọ đáng kinh ngạc

Tuổi thọ đáng kinh ngạc của loài cá mập này lần đầu tiên được phát hiện vào năm 2016, khi một nghiên cứu mang tính đột phá được công bố trên tạp chí Science, trong đó sử dụng phương pháp xác định niên đại bằng cacbon phóng xạ và kỹ thuật mô hình hóa để ước tính tuổi của 28 con cá mập Greenland.

Các nhà nghiên cứu phát hiện những con cá mập già nhất có thể sống khoảng 400 năm và đạt độ trưởng thành vào khoảng 150 tuổi.

Các nhà khoa học từ khắp nơi trên thế giới đã nghiên cứu cá mập Greenland để hiểu rõ hơn về cách loài này có thể sống lâu như vậy: Một số chuyên gia đang xem xét tim của nó; những người khác đang tập trung vào quá trình trao đổi chất của nó; nhiều người theo dõi hành vi và sinh thái học của nó.

Phát hiện đỉnh cao là giải mã bộ gene của cá mập Greenland. Trong 5 năm qua, ít nhất 3 nhóm đã chạy đua để tạo ra bộ gene đầy đủ của loài cá mập này.

Hoffmann và cộng sự là những người đầu tiên công bố bộ gene của cá mập Greenland, bao gồm khoảng 92% bộ DNA của loài này.

"Trước đây, chúng ta không biết gì về bộ gene của nó, bây giờ đã có trình tự bộ gene hoàn chỉnh. Tôi nghĩ điều đó thật tuyệt", Steven Austad, nhà sinh vật học tại Đại học Alabama ở Birmingham, người không tham gia vào nghiên cứu này, cho biết.

Một con cá mập Greenland bị bắt ở Iceland. Ảnh: Robin Chittenden/Alamy.

Để đạt đến giai đoạn này cần phải thực hiện công tác thực địa rộng rãi, bao gồm một số cuộc thám hiểm ngoài khơi bờ biển Greenland, nơi các thành viên trong nhóm đã bắt cá mập Greenland, tiêu hủy chúng và lấy mẫu mô từ tủy sống.

Các mẫu mô này sau đó được lưu trữ ở nhiệt độ thấp và gửi đến Viện Leibniz, nơi DNA được chiết xuất, giải trình tự và so sánh với DNA của những con cá mập khác. Cuối cùng, nhóm nghiên cứu đã giải trình tự DNA từ mô não của một con cá mập.

João Pedro de Magalhaẽs, nhà nghiên cứu sinh học phân tử lão khoa tại Đại học Birmingham ở Anh, người không tham gia vào nghiên cứu, cho biết: "Đây là loài động vật sống lâu hơn con người và chúng sống như vậy trong tự nhiên mà không cần thuốc men, bệnh viện hay dịch vụ chăm sóc sức khỏe".

Ông nói thêm rằng việc nghiên cứu loài cá mập có thể giúp các nhà khoa học một ngày nào đó "phát triển các liệu pháp điều trị ung thư hoặc các biện pháp phòng ngừa, hay hiểu biết cơ bản hơn về ung thư, mang lại lợi ích lâm sàng" ở con người.

Đinh Phạm