DNA Tối Có Thể Sẽ Thay Đổi Cách Nghĩ Về Tiến Hóa

Với sự phát triển của công nghệ sắp xếp trình tự DNA, các nhà khoa học hiện đã có thể trả lời nhiều bí ẩn đã từng tồn tại suốt hàng thế kỷ. Chẳng hạn như tại sao hươu cao cổ lại có cái cổ dài, và tại sao thân mình loài rắn lại dài.

Xác lập bản đồ gen giúp các nhà khoa học so sánh sự giống và khác nhau trong DNA ở các loài, từ đó tìm ra cách chúng đã tiến hóa riêng rẽ, theo từng con đường riêng của mình. Tuy nhiên, trong khi nhiều bí ẩn đã được làm sáng tỏ, càng nhìn sâu vào bộ gen của các sinh vật, những bí ẩn mới lớn hơn lại xuất hiện.

Khi tiến hành nhiều dự án giải mã trình tự DNA của động vật, các nhà khoa học đã phát hiện một số gen bị mất tích. Chúng được gọi là những "DNA tối" (Dark DNA), mà , các công nghệ hiện nay chưa cho phép quan sát. Cũng tương tự như loại vật chất tối trong vũ trụ, đang nắm giữ nhiều bí mật mà vũ trụ muốn che giấu. Các DNA tối có thể cũng chứa đựng nhiều bí ẩn lớn của sự sống. Vậy, DNA tối là gì?

Trong quá trình sắp xếp trình tự bộ gen ở loài chuột cát Psammomys Obesus sống trong sa mạc, các nhà khoa học Úc đã phát hiện một vài DNA của chúng đã biến mất một cách kỳ lạ. Chuột cát là loài vật đặc biệt nhạy cảm với bệnh tiểu đường type 2, căn bệnh liên quan chặt chẽ tới quá trình sản xuất và độ nhạy cảm của insulin, hooc-môn tiết ra từ tuyến tụy có tác dụng điều hòa nồng độ đường trong máu.

Thông thường ở chuột, quá trình tiết insulin sẽ được điều khiển bởi một gen gọi là Pdx1. Nhưng khi tìm kiếm gen Pdx1 ở chuột cát, các nhà khoa học nhận thấy nó đã biến mất cùng 87 gen khác xung quanh vị trí.

Có rất nhiều gen biến mất, bao gồm cả Pdx1, được cho là giữ vai trò thiết yếu trong sự tồn tại của sinh vật. Vậy tại sao loài chuột cát có thể sống?

Các nhà khoa học phát hiện những sản phẩm hóa học, được hướng dẫn bởi gen mất tích, vẫn tiết ra trong mô của chuột cát. Điều này chứng tỏ rằng thứ hướng dẫn cho nó vẫn nằm trong bộ gen. Chúng không biến mất, mà chỉ bị ẩn đi, hoặc cũng có thể do công nghệ xếp trình tự gen của con người không phát hiện được. Các gen này đều có một điểm chung là chúng chứa rất nhiều phân tử G và C, hai trong số 4 Nucleotide cơ sở tạo thành DNA. Dạng gen này sẽ gây ra nhiều rắc rối cho công nghệ sắp xếp trình tự DNA. Nên nhiều khả năng công nghệ hiện nay chưa thể phát hiện ra các gen ẩn, chứ không phải chúng thực sự mất tích.

Đây cũng là lý do các nhà khoa học đặt tên cho chúng là “DNA tối”, tương tự như vật chất tối chiếm khoảng 25% vũ trụ, nhưng con người chưa thể phát hiện được.

Khi tiếp tục nhìn sâu vào bộ gen chuột cát, các nhà khoa học nhận thấy nhiều gen có số lượng đột biến đặc biệt cao, cao hơn hẳn so với các loài chuột họ hàng. Tất cả các gen trong vùng đều chứa nhiều nucleotide G và C.

Chúng bị đột biến tới độ các phương pháp sắp xếp trình tự gen chuẩn suýt chút nữa không thể phát hiện ra. Thông thường, đột biến quá mức sẽ khiến gen ngừng hoạt động. Nhưng ở chuột cát, bằng cách nào đó gen của chúng vẫn thực hiện được chức năng, dù trình tự cơ bản của DNA đã hoàn toàn thay đổi.

Thực tế, các DNA tối cũng đã từng được phát hiện ở chim. Trong khi sắp xếp trình tự DNA của chúng, các nhà khoa học phát hiện 274 gen biến mất, trong đó bao gồm cả những gen chịu trách nhiệm sản xuất leptin, hooc-môn điều chỉnh sự cân bằng năng lượng trong cơ thể. Các nhà khoa học đã không thể giải thích hiện tượng trong nhiều năm. Một điểm chung là các gen cũng có rất nhiều nucleotide G và C. Một thứ gì đó khiến sản phẩm hóa học mà chúng chịu trách nhiệm sản xuất vẫn được tiết ra trong các mô ở chim, trong khi chúng biến mất.

Với sự có mặt của các DNA tối, khoa học sẽ cần phải nhìn lại định nghĩa của tiến hóa. Hầu hết sách giáo khoa và giáo trình sinh học hiện nay nói tiến hóa xảy ra theo 2 giai đoạn: đột biến rồi đến chọn lọc tự nhiên.

Đột biến DNA là một quá trình xảy ra ngẫu nhiên và liên tục. Chọn lọc tự nhiên sau đó sẽ quyết định xem liệu các đột biến có nên được giữ lại hay không. Nếu được giữ lại, sinh vật mới sẽ phát triển. Nếu không được giữ lại, sinh vật cũ sẽ bị tuyệt chủng qua hiệu ứng thoái hóa giống.

Nhìn chung, đột biến tạo ra sự khác biệt trong DNA và chọn lọc tự nhiên quyết định xem sự khác biệt đó có tồn tại hay không. Điều này khiến các sinh vật tiến hóa.

Tuy nhiên, hiện nay, các DNA tối đã tiết lộ những phần trong bộ gen có khả năng đột biến cao hơn các phần khác. Điều này có nghĩa là các điểm nhạy cảm cũng sẽ xác định hướng tiến hóa của sinh vật. Và chọn lọc tự nhiên không phải là yếu tố duy nhất điều hướng tiến hóa.

DNA tối hiện đã được xác định trong ít nhất 2 loài động vật, và chưa rõ liệu chúng có ở các loài vật khác hay không. Chim và chuột là hai loài đặc biệt đa dạng và có khoảng cách họ hàng khá xa.

Liệu tất cả các bộ gen sinh vật đều chứa ADN tối? Nếu không, tại sao chúng chỉ xuất hiện ở chuột và chim? Và DNA tối có vai trò gì trong quá trình tiến hóa?

Trong trường hợp của chuột cát, các vùng gen nhạy cảm chứa nhiều đột biến có thể đã giúp chúng thích ứng với cuộc sống sa mạc. Mặt khác, đột biến cũng có thể xảy ra nhanh đến nỗi chọn lọc tự nhiên không kịp khiến loài vật tuyệt chủng.

Việc khám phá ra các DNA tối và những hiện tượng lạ chắc chắn còn đặt ra nhiều nghi vấn về sự tiến hóa và bộ gen. Việc giải mã trình tự gen đang được thực hiện trên cả con người. Vậy liệu có phải tất cả những trình tự gen mà con người đã giải mã từ trước đến nay chưa hoàn toàn được giải mã? Trong đó có những DNA tối, và liệu chúng có nắm giữ bí mật to lớn của sự sống? Khoa học đã và đang đi tìm câu trả lời cho tất cả.