Những đoạn rối hình kẹp tóc
Trong khi hầu hết tiến hóa được định hình bởi chọn lọc tự nhiên - là khi mà chỉ những cá thể có khả năng thích ứng với môi trường mới sống sót và truyền lại gene của chúng, một nghiên cứu mới xuất bản trên Nature Communications cho thấy tiến hóa còn bị ảnh hưởng bởi các đoạn rối trong chuỗi ADN.
Một nhóm các nhà khoa học, dẫn dắt bởi Đại học Bath kết hợp với Đại học Birmingham đã tập trung vào sự tiến hóa của hai chuỗi ADN vi khuẩn trong đất Pseudomonas fluorescens (SBW25 and Pf0-1).
Khi các nhà khoa học tách ra 1 gene quyết định khả năng bơi của vi khuẩn đó, cả hai chuỗi ADN của nó đều nhanh chóng tiến hóa và hồi phục lại khả năng bơi, nhưng lại theo một hướng hơi khác đi so với ban đầu.
Một trong hai chuỗi (được gọi là SBW25), luôn luôn đột biến tại 1 vị trí duy nhất trên 1 gene nhất định để hồi phục khả năng di chuyển.
Tuy nhiên, chuỗi còn lại (được gọi là Pf0-1) lại tiến hóa ở vị trí khác hoàn toàn trên một gene khác mỗi lần làm lại thí nghiệm.
Để giải thích hiện tượng này, họ đã so sánh thứ tự sắp xếp của 2 chuỗi ADN và phát hiện ra rằng chuỗi SBW25, loại mà tiến hóa theo cách dễ đoán, có một khu vực mà các đoạn ADN tự cuộn lại tạo thành 1 đoạn rối hình giống chiếc kẹp tóc.
Những đoạn rối này có thể làm ảnh hưởng tới yếu tố vận hành bộ máy tế bào, đó là là ADN polymerase, enzym giúp sao chép các gene trong quá trình phân chia tế bào và từ đó làm cho đột biến dễ xảy ra.
Khi nhóm tháo gỡ cấu trúc rối hình kẹp tóc này sử dụng 6 đột biến câm (là đột biến không làm thay đổi trình tự protein sản sinh ra), việc này đã xóa bỏ các điểm đột biến và vi khuẩn bắt đầu tiến hóa theo các cách đa dạng hơn để lấy lại khả năng bơi.
Dự đoán tiến hóa của vi khuẩn
TS Tiffany Taylor, từ trung tâm Milner cho biết: ADN có cấu tạo nguyên bản là hai chuỗi xoắn kép, nhưng khi ADN đã được sao chép, các chuỗi sẽ từ từ tách ra.
Các nhà khoa học đã phát hiện ra có các điểm đột biến trong ADN nơi mà trình tự của nó làm cho hai chuỗi tách biệt xoắn lại vào nhau.
Khi các enzym ADN polymerase chạy dọc theo chuỗi để sao chép gene, nó sẽ va phải các đoạn rối và bỏ qua, gây ra các đột biến.
Nghiên cứu cho thấy chúng ta có thể tạo ra hoặc xóa bỏ các điểm đột biến trong bộ gene bằng cách thay thế trình tự gây ra hoặc ngăn cản các đoạn rối hình kẹp tóc này.
Điều này cho thấy trong khi chọn lọc tự nhiên vẫn là yếu tố quan trọng nhất của tiến hóa, thì cũng còn các yếu tố quyết định khác.
Nếu biết được vị trí của các điểm đột biến trong vi khuẩn và virus có thể giúp ta dự đoán cách các vi sinh vật đột biến dưới các điều kiện áp suất khác nhau.
Các điểm đột biến đã được tìm thấy trong các tế bào ung thư và các nhà nghiên cứu đã lên kế hoạch tìm kiếm chúng trong các chủng loại vi khuẩn khác.
Nghiên cứu này có thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về cách vi khuẩn và virus tiến hóa, từ đó họ có thể phát triển các loại văcxin chống lại các biến chủng hay giúp dự đoán cách các vi sinh vật trở nên kháng thuốc.
Theo TS James Horton, Trung tâm Milner, về cơ bản phát hiện này vẫn còn thách thức sự hiểu biết hiện nay về vai trò của các đột biến câm trong quá trình thích nghi.
