Đặc điểm di truyền nào giúp cá mập Greenland sống đến 400 tuổi?

Với con người, giai đoạn dậy thì bắt đầu sau khoảng 10 năm. Nhưng cá mập Greenland phải mất hơn 100 năm mới bước vào tuổi trưởng thành, nghĩa là thời thơ ấu của loài cá này kéo dài cả thế kỷ. Cá mập Greenland là động vật có xương sống sống lâu nhất trên Trái Đất, với tuổi thọ ước tính lên tới khoảng 400 năm. Những con cá này dành hàng trăm năm lặn sâu dưới vùng nước lạnh giá của Bắc Cực và Bắc Đại Tây Dương, cơ thể chỉ phát triển khoảng một cm mỗi năm. Những con cá mập Greenland trưởng thành lớn nhất có thể dài hơn 4,5 m và nặng trên 900 kg.

Thông thường, động vật không thể sống lâu đến vậy. Qua thời gian, các chức năng cơ thể suy giảm, cùng các bệnh như ung thư dần xuất hiện và dẫn đến cái chết. Tuy nhiên, cá mập Greenland dường như thoát khỏi quy luật này, nghĩa là chúng đã tiến hóa những công cụ di truyền đặc biệt để chống lại các bệnh liên quan đến tuổi già.

Cá mập Greenland có thể lặn sâu tới hơn 2.000 mét và phát triển đến kích thước tương đương một chiếc ô tô. Tuy nhiên, kích thước khổng lồ của chúng không ngăn cản con người săn bắt. Người Inuit ở Greenland, Canada và Iceland đã săn loài cá mập này suốt nhiều thập kỷ để lấy dầu từ gan của chúng.

Gần đây, các nhà khoa học đã phát hiện ra một số điều mới thú vị liên quan đến di truyền về tuổi thọ của loài cá này. Mặc dù những phát hiện này không thể giúp con người sống được tới 400 tuổi, nhưng lại tạo ra nhiều ý tưởng hứa hẹn để giúp chúng ta duy trì sức khỏe tốt hơn trong suốt cuộc đời mình.

Cách bắt một con cá mập Greenland

Năm 2021, Arne Sahm bắt đầu nghiên cứu bí mật về tuổi thọ của cá mập Greenland. Mục tiêu của ông không chỉ tìm hiểu về loài cá đặc biệt này mà còn so sánh chúng với các động vật sống lâu khác như chuột chũi trụi lông, nhằm xem liệu tự nhiên có những phương thức tiến hóa chung nào giúp các loài này kéo dài tuổi thọ hay không.

Bước đầu tiên của nghiên cứu là có được bộ gene hoàn chỉnh của cá mập Greenland, điều trước đây chưa từng thực hiện. Tuy nhiên, việc thu thập mẫu vật từ một con cá mập nặng tới 1 tấn và có thể lặn sâu hơn 2.000 mét không hề đơn giản. Theo John Steffensen, một nhà sinh học biển tại Đại học Copenhagen, người hợp tác với Sahm, họ phải dùng dây câu dài gắn 10 chiếc lưỡi câu khổng lồ móc những miếng thịt bị hư có mùi để làm mồi.

Một con cá mập Greenland đã vô tình bị mắc vào lưới đánh bắt phụ trên một tàu nghiên cứu ở phía tây nam Greenland.

Steffensen cùng các ngư dân đã bắt được các con cá mập Greenland tại vùng vịnh phía nam Greenland, thu thập mẫu não và gửi về cho nhóm nghiên cứu. Từ các mẫu này, Sahm và cộng sự đã xây dựng được bộ gene đầu tiên của cá mập Greenland và công bố kết quả vào tháng 9 năm ngoái.

Hai manh mối di truyền giải thích về tuổi thọ của cá mập Greenland

Đây là lần đầu tiên chúng ta có được toàn bộ gene nhiễm sắc thể đầy đủ của cá mập Greenland một cách hoàn chỉnh. Bộ gene này gấp đôi so với bộ gene của con người, bao gồm 22.634 gene và khoảng 6,45 tỷ cặp base.

Khi đã có bộ gene hoàn chỉnh, nhóm bắt đầu tìm kiếm manh mối giải thích cho tuổi thọ của cá mập Greenland. Một yếu tố nổi bật chính là số lượng lớn các “gene nhảy” hay còn gọi là transposon. Hầu hết các sinh vật, kể cả con người, đều có transposon. Đây là những gene có thể tự nhân bản rồi chèn vào một vị trí khác trong chuỗi gene. Transposon mang lại sự đa dạng di truyền nhưng cũng có thể gây hại nếu vị trí mới của gene làm rối loạn chuỗi gene. Hiện tượng này giống như việc copy và dán một cụm từ vào giữa câu khiến câu đó trở nên vô nghĩa.

Tuy nhiên, những gene nhảy này có lẽ đóng một vai trò hữu ích hơn ở cá mập Greenland. Rất nhiều đoạn gene được nhân bản của cá mập Greenland có liên quan tới quá trình sửa chữa DNA. Thay vì “quậy phá”, những đoạn gene này có thể tạo thêm các gene hữu ích, từ đó giúp làm chậm quá trình lão hóa. Nếu DNA bị hư hại và không được sửa chữa, điều đó có thể gây ra vấn đề cho tế bào, ví dụ như bệnh ung thư. Các nhà khoa học cho rằng, bộ gene càng được bảo vệ và sửa chữa tốt thì sinh vật càng sống được lâu hơn.

Nhóm nghiên cứu còn chú ý đến một gene có tên là TP53, được mệnh danh là “người bảo vệ bộ gene,” rất quan trọng trong việc ngăn ngừa ung thư. Nhiều loài động vật khác cũng có gene này, bao gồm con người, voi và cá voi. TP53 hoạt động bằng cách cung cấp “hướng dẫn” để cơ thể tạo ra một loại protein có tên là p53, giúp ức chế khối u và sửa chữa DNA. Nó hoạt động bằng cách ngăn chặn các tế bào có DNA bị tổn thương tiếp tục phân chia cho đến khi DNA được sửa chữa, hoặc tiêu diệt những tế bào này nhằm tránh sự phát triển mất kiểm soát dẫn đến khối u.

Ở cá mập Greenland, một đoạn trong gene TP53 bị biến đổi so với thông thường ở các loài động vật khác. Nhờ sự trợ giúp của AI, các nhà nghiên cứu dự đoán rằng biến đổi này có thể ảnh hưởng đến cấu trúc protein p53 và cách nó sửa chữa DNA, có khả năng giúp cá mập sống lâu hơn. Tuy nhiên, các nhà khoa học cũng nhấn mạnh đây chỉ mới là các dự đoán mà thôi. Để hiểu rõ hơn về sự thay đổi này, họ cần tiến hành thêm các thí nghiệm cụ thể trên tế bào trong phòng thí nghiệm.

Những điều này giúp ích gì cho sức khỏe con người trong tương lai

Các bí quyết giúp cá mập Greenland sống lâu có thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về tuổi thọ ở các loài động vật khác, và cũng có thể hữu ích với con người. Tuy nhiên, những bí quyết sẽ không giúp chúng ta trường sinh.

Cá mập quá khác biệt với con người, và cơ chế sinh học của chúng ta cũng quá khác nhau, khiến việc so sánh trực tiếp rất khó khăn. Bộ gene cá mập Greenland không phải một loại “thần dược trường sinh bất lão,” mà chỉ góp thêm vào kho dữ liệu di truyền của các loài vật sống lâu khác. Các nhà khoa học có thể so sánh những dữ liệu này với bộ gene người để hiểu rõ hơn về quá trình lão hóa. Chẳng hạn, họ tìm kiếm các gene chỉ xuất hiện ở động vật sống lâu nhưng không có ở các loài có tuổi thọ ngắn, từ đó phát hiện những gene có khả năng chống lại các bệnh liên quan đến tuổi già. Mục tiêu không phải là kéo dài tuổi thọ, mà là giúp con người khỏe mạnh lâu hơn.

Theo NATGEO, TINHTE