Cách chống lạnh kỳ lạ của bạch tuộc Nam Cực

Khi các tế bào thần kinh hoạt động, các kênh protein trong màng tế bào của nó sẽ mở ra hoặc đóng lại cho phép các ion khác nhau vào trong hoặc ra ngoài. Trong môi trường lạnh, nhiệt độ thấp sẽ cản trở các protein truyền các tín hiệu cho hệ thống thần kinh bởi vì nhiệt độ thấp sẽ trì hoãn trạng thái đóng của các kênh kali, từ đó nó cản trở khả năng truyền tín hiệu của hệ thống thần kinh.

Vì vậy, các nhà khoa học dự đoán rằng, các loài động vật sống ở môi trường lạnh sẽ cải tiến các kênh kali của chúng để có thể thích nghi với cuộc sống trong môi trường nhiệt độ thấp.

Hai nhà khoa học thuộc Đại học Khoa học Y học Puerto Rico là Joshua Rosenthal và Sandra Garrett cho rằng, họ đã tìm ra câu trả lời cho vấn đề này. “Tôi nghĩ rằng chúng tôi đang nghiên cứu sự biến đổi này từ việc nghiên cứu gen”, Rosenthal nói trên Wired.

Trong công trình nghiên cứu của mình, hai chuyên gia đến từ Puerto Rico đã tiến hành so sánh hai con bạch tuộc, một con sống ở vùng biển băng giá của Nam Cực và một con sống ở rặng san hô Puerto Rican, nơi có nhiệt độ trung bình vào khoảng từ 25-35 độ.

Kết quả so sánh cho thấy, trình tự ADN của các gen kênh kali bên trong cơ thể của cả hai loài bạch tuộc gần như hoàn toàn giống nhau.

Sau đó Rosenthal và Garret đã cấy các gen này vào trong tế bào trứng ếch. Cách làm này giúp các nhà khoa học có thể biết được hoạt động điện của các kênh kali của mỗi loài bạch tuộc. Kết quả thí nghiệm cho thấy, chức năng của các kênh kali của hai loài bạch tuộc cơ bản giống nhau. Trong khi đó, nếu như ở môi trường sống quen thuộc của mình, kênh kali của loài bạch tuộc Nam Cực đóng chậm hơn 60 lần so với đồng loại của mình sống ở Puerto Rican.

Vậy làm thế nào để các sinh vật sống ở các vùng địa cực băng giá có thể duy trì sự hoạt động bình thường của hệ thần kinh? Các nhà khoa học kết luận rằng, những loài động vật này đã sử dụng một phương pháp khác đó là sửa đổi ARN để cải biến các protein trong màng tế bào.

Trong quá trình sửa đổi ARN, các tế bào thay đổi trình tự nucleotide. Sự thay đổi này giúp chúng có thể thay đổi trình tự các axit amin trong protein từ đó thay đổi chức năng của các protein này.

Qua nghiên cứu, các nhà khoa học phát hiện ra rằng, loài bạch tuộc ở Nam Cực thay đổi 9 điểm trên ARN của chúng, từ đó thay đổi axit amin của kênh kali.

Kết quả nghiên cứu của Josenthal và Garrett đã được công bố trên trang web của tạp chí Science. Trong bài viết này, Josenthal và Garrett còn chỉ ra rằng, trong số 9 điểm bị sửa đổi thì vị trí I321V đặc biệt quan trọng đối với khả năng thích ứng với môi trường lạnh. Sự thay đổi ở vị trí này khiến tốc độ đóng của kênh kali trong tế bào của bạch tuộc Nam Cực tăng lên 2 lần.