Vi khuẩn tích hợp vật liệu di truyền từ các chủng vi khuẩn khác dễ dàng hơn so với suy nghĩ trước đây, điều này có thể dẫn đến cải thiện thể lực và tăng tốc tiến hóa.
Điều này được thể hiện trong một nghiên cứu gần đây của các nhà sinh lý học tại Đại học Cologne.
>> Tham khảo: Dữ liệu điện thoại thông minh có thể giúp tạo bản đồ thảm thực vật toàn cầu.
Nhóm nghiên cứu đã phân tích sự chuyển giao bộ gen giữa các vi khuẩn thuộc các dòng khác nhau. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí PNAS.
Trong thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã cho một dòng vi khuẩn tiếp xúc với các đoạn DNA của một dòng vi khuẩn khác. Sự hấp thu vật liệu di truyền ngoại lai được gọi là chuyển gen ngang – trái ngược với chuyển gen dọc, theo đó các gen được thừa hưởng từ một tế bào gốc của cùng một dòng.
Kết quả cho thấy rằng quá trình tiến hóa trong phòng thí nghiệm thông qua chuyển gen ngang có thể nhanh chóng tạo ra các sinh vật lai thuộc các dòng khác nhau với những thay đổi lớn về chức năng và bộ gen.
>> Tham khảo: Nguy cơ điện khí hóa tòa nhà không hiệu quả kéo dài nhiên liệu hóa thạch.
Tiến sĩ Fernanda Pinheiro thuộc Viện Vật lý Sinh học tại Đại học Cologne và là tác giả của nghiên cứu cho biết: “Nó giống như việc giao phối giữa người hiện đại và người Neandertal”.
Vi khuẩn dễ dàng tích hợp DNA ngoại lai tại nhiều vị trí trong bộ gen. Trong vòng 200 thế hệ, nhóm nghiên cứu đã quan sát thấy sự trao đổi tới 14% gen cốt lõi của vi khuẩn.
Chuyển gen ngang là một yếu tố quan trọng trong quá trình tiến hóa của vi khuẩn có thể hoạt động xuyên ranh giới loài. Pinheiro cho biết: “Tuy nhiên, chúng ta biết rất ít về tốc độ và các mục tiêu bộ gen của việc chuyển gen giữa các chủng. Ngoài ra, cho đến nay vẫn còn rất ít thông tin về tác động đối với sinh lý và thể lực của sinh vật nhận”.
>> Tham khảo: El Niño làm tăng tỷ lệ chết của cây con ngay cả trong các khu rừng chịu hạn.
Từ góc độ khoa học, các sinh vật lai có bố mẹ thuộc các loài khác nhau đặt ra những câu hỏi cơ bản về sinh học tiến hóa: Sự kết hợp các đặc điểm nào tạo ra những sinh vật khả thi?
Giới hạn của quá trình tiến hóa khi có nhiều loài tham gia sinh sản là gì? “Nghiên cứu của chúng tôi đóng góp quan trọng ở đây,” Pinheiro nói thêm.
Sự hấp thu gen là ngẫu nhiên hay nó tuân theo một khuôn mẫu nhất định? Theo quan sát của các nhà nghiên cứu, một số đơn vị chức năng của bộ gen ngoại lai đã được nhập vào nhiều lần và kết quả là vi khuẩn lai có tốc độ tăng trưởng cao hơn.
Pinheiro nói: “Điều này ngụ ý rằng việc trao đổi gen giữa các dòng sẽ thúc đẩy quá trình tiến hóa rất hiệu quả. Tích hợp các gen ngoại lai thông qua chuyển gen ngang tạo ra các tổ hợp gen mới nhưng vẫn bảo tồn các cấu trúc thiết yếu giúp tế bào có thể tồn tại.
>> Tham khảo: Các tế bào được lập trình lại để tạo ra các polyme tổng hợp; cũng làm cho chúng kháng virus.
Do đó, nghiên cứu mở ra những triển vọng mới cho công việc trong tương lai: kết hợp các thí nghiệm tiến hóa chuyển giao và phương pháp sinh học tổng hợp để thiết kế các đổi mới chức năng.
