Khoa học về di truyền học biểu sinh đang dần hé mở những bí ẩn về cách thức môi trường tác động đến gen, và bài viết này sẽ đưa bạn đến với khám phá mới mẻ về khả năng di truyền thông tin qua 14 thế hệ ở loài giun tròn Caenorhabditis elegans. Cùng tìm hiểu về “lập kế hoạch trước sinh học” và vai trò của trí tuệ thiên nhiên trong việc giúp các thế hệ sau thích nghi với môi trường.

Tháng Chín năm ngoái, trong một bài đăng trên blog có tên “Bản chất của nuôi dưỡng và sự nuôi dưỡng của Bản chất”, tôi đã thảo luận về một nghiên cứu của Tiến sĩ Brian Dias từ Đại học Emory cho rằng một số thông tin sinh học được di truyền qua các biến đổi hóa học trong DNA của chúng ta. Gọi là “genomic imprinting” (Lập dấu ấn bộ gen), ông suy luận rằng những ký ức về những trải nghiệm đau thương hoặc căng thẳng có thể được truyền lại từ tổ tiên của chúng ta. Trong nhiều năm, không nghi ngờ gì nữa là các khía cạnh quan trọng nhất của chỉ thị di truyền của chúng ta được truyền qua DNA từ thế hệ này sang thế hệ khác. Tuy nhiên, trong thập kỷ qua, thông qua khoa học về epigenetics (di truyền học biểu sinh), người ta cũng phát hiện ra rằng môi trường đóng một vai trò quan trọng trong những thay đổi di truyền.

Khám phá mới về di truyền biểu sinh

Trong một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Science, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng những thay đổi di truyền do môi trường gây ra có thể được truyền lại cho một loài động vật – nghe này – trong 14 thế hệ. Ai mà biết được một sinh vật đơn giản như giun tròn (Caenorhabditis elegans) lại có thể hé lộ một trong những bí ẩn vĩ đại nhất của loài người?

Được dẫn dắt bởi một nhóm từ Tổ chức Sinh học phân tử châu Âu (EMBO) của Tây Ban Nha, các nhà khoa học muốn nghiên cứu xem môi trường có thể được lưu lại dấu ấn trên biểu hiện gen trong bao lâu. Họ đã làm điều này bằng cách sử dụng giun tròn được biến đổi gen mang theo một transgene (vật liệu di truyền có thể truyền tự nhiên) cho một protein huỳnh quang. Khi được kích hoạt, gen này khiến giun phát sáng dưới tia cực tím. Tiếp theo, họ kiểm soát môi trường bằng cách giảm nhiệt độ xuống 20° C (68° F), đồng thời đo hoạt động thấp của transgene. Ở nhiệt độ này, chúng hầu như không phát sáng. Tuy nhiên, khi giun được chuyển đến môi trường ấm hơn ở mức 25° C (77° F), đột nhiên giun bắt đầu phát sáng, cho thấy gen huỳnh quang hoạt động mạnh hơn nhiều. Tiếp theo là khoảnh khắc tiết lộ – khi giun được chuyểnกลับ (zhuàn huí) sang nhiệt độ lạnh hơn để xem điều gì sẽ xảy ra với hoạt động của gen huỳnh quang, chúng tiếp tục phát sáng mạnh, cho thấy giun đang duy trì một ‘ký ức môi trường’ về khí hậu ấm hơn.

Transgene tiếp tục hoạt động mạnh và được biểu hiện trong 7 thế hệ tiếp theo, không thế hệ nào trong số đó từng trải qua nhiệt độ ấm hơn, do đó, giun con thừa hưởng một sự thay đổi biểu sinh di truyền qua cả trứng và tinh trùng. Các thí nghiệm tiếp theo được tiến hành, duy trì năm thế hệ giun tròn ở 25° C (77° F). Sau đó, con cái của chúng được tiếp xúc với nhiệt độ lạnh hơn, nhưng giun vẫn tiếp tục có hoạt động transgene cao hơn trong một thời gian chưa từng thấy – 14 thế hệ. Xét cho cùng, những thay đổi môi trường trong biểu hiện gen chỉ kéo dài vài thế hệ, đây là sự thay đổi di truyền có thể quan sát được theo thế hệ lâu nhất mà các nhà khoa học từng chứng kiến.

Lý do đằng sau những thay đổi di truyền

Chúng ta chưa biết chính xác tại sao điều này xảy ra, nhưng nó có thể là một dạng “lên kế hoạch trước” sinh học”, Adam Klosin từ EMBO và Đại học Pompeu Fabra, Tây Ban Nha nói. Đồng nghiên cứu Tanya Vavouri từ Viện nghiên cứu bệnh bạch cầu Josep Carreras ở Tây Ban Nha cho rằng do giun có tuổi thọ ngắn, chúng truyền lại các điều kiện trong quá khứ để giúp con cháu dự đoán các điều kiện môi trường tương lai.

Loại giun đặc biệt này là đối tượng thử nghiệm lý tưởng vì chỉ mất khoảng 50 ngày để phát triển 14 thế hệ. Tuy nhiên, nó vẫn để lại những manh mối về những gì có thể xảy ra ở các động vật khác, bao gồm cả con người. Vấn đề khi nghiên cứu điều này ở người là do thời gian cần thiết để các thế hệ phát triển quá lâu, nên việc đo lường di truyền biểu sinh rất khó khăn. Nhưng như chúng ta đã thấy từ công trình của Tiến sĩ Brian Dias trong blog Bản chất của nuôi dưỡng và Nuôi dưỡng Bản chất, thì những biến cố mạnh mẽ trong cuộc sống của chúng ta thực sự có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của con cái và thậm chí là cả cháu chắt. Ví dụ, một nghiên cứu cho thấy chứng không dung nạp glucose tăng ở con và cháu của những phụ nữ sống sót qua nạn đói Hà Lan năm 1944-1945, và một nghiên cứu khác cho thấy rằng con cháu của những người sống sót sau thảm họa Holocaust có mức độ hormone cortisol thấp hơn, hormone này giúp cơ thể bạn phục hồi sau chấn thương.

Thiên nhiên không lãng phí bất cứ thứ gì trong nỗ lực truyền lại thông tin cho các sinh vật sống. Đó là cách thức của tự nhiên để trang bị tốt hơn cho các thế hệ tương lai đối mặt với những điều kiện môi trường giống như các thế hệ trước. Môi trường viết nên câu chuyện về gen của chúng ta, và DNA của chúng ta là cuốn sách lịch sử phong phú của các thế hệ không được kể. Khoa học mới chỉ bắt đầu hiểu biết về sự thông thái của tự nhiên, vì vậy có lẽ đã đến lúc chúng ta đóng góp vào câu chuyện bằng cách thể hiện các đặc điểm và hành vi vị tha. Bằng cách yêu thương nhau và hợp tác – thay vì chiến tranh và sống trong sợ hãi liên tục – chúng ta có thể vượt qua “sự sống còn của những kẻ thích nghi nhất” của Darwin thành “phát triển thịnh vượng với những kẻ khôn ngoan nhất”.

Tiến sĩ Joe Dispenza (Happy Live dịch) 

Có thể bạn quan tâm

Bộ sách Sức mạnh tâm thức

ĐẶT SÁCH NGAY