6 phút đọc
Đại học New England (UNE) vừa chính thức tiếp nhận Casper – cá thể tôm hùm trắng cực kỳ quý hiếm với tỷ lệ xuất hiện chỉ 1 trên 100 triệu con trong tự nhiên. Sự kiện này đánh dấu bước tiến mới trong dự án nghiên cứu di truyền học quy mô lớn của trường, sử dụng các giải pháp phân tích sinh học hiện đại và không xâm lấn nhằm giải mã cơ chế phân tử tạo nên những màu vỏ dị biệt ở loài giáp xác này.
Casper và hành trình khoa học giải mã biến thể di truyền 1/100 triệu
Casper, hay còn được gọi là tôm hùm “bóng ma” (ghost lobster), vừa được Thủy cung bang Maine tại Boothbay trao tặng cho Trung tâm Khoa học biển Arthur P. Girard thuộc UNE ở Biddeford, Mỹ. Đây được xác định là biến thể màu sắc hiếm nhất trong số các biến màu dị biệt từng được phát hiện ở loài này.
Để thấy rõ mức độ độc đáo, tỷ lệ xuất hiện của tôm hùm trắng ngoài tự nhiên là khoảng 1/100.000.000. Con số này vượt xa tỷ lệ của tôm hùm xanh dương (1/1.000.000 con) và tôm hùm màu cam (1/30.000.000 con). Các chuyên gia cho biết, Casper là một ví dụ điển hình về tình trạng thiếu hụt sắc tố trầm trọng. Hiện tượng này có thể do chứng bạch tạng gây ra (tình trạng hoàn toàn không có sắc tố melanin) hoặc chứng bạch thể (một đột biến gene cực hiếm làm suy giảm hoặc mất đi một phần tế bào sắc tố). Việc nghiên cứu cấu trúc di truyền của Casper hứa hẹn sẽ làm sáng tỏ bản chất của các đột biến di truyền này.
Ứng dụng công nghệ phân tích hơn 15.000 gene bằng phương pháp không xâm lấn
Tại UNE, dưới sự dẫn dắt của tiến sĩ Markus Frederich, giáo sư ngành khoa học biển, một chương trình nghiên cứu chuyên sâu đã được khởi động từ năm 2024. Mục tiêu của dự án là tìm hiểu sâu về cơ chế phân tử khiến vỏ của một số con tôm hùm có sự phát triển khác biệt hoàn toàn so với gam màu xanh nâu hoặc xám loang lổ thông thường của chúng trong môi trường hoang dã.
Để phục vụ nghiên cứu, Casper sẽ được xếp chung nhóm phân tích với các cá thể tôm hùm có màu sắc đặc biệt khác tại trung tâm, bao gồm tôm màu cam, xanh, vàng, tím, vàng đốm và cả những cá thể có thân chia hai màu rõ rệt. Điểm nổi bật trong phương pháp tiếp cận của nhóm nghiên cứu tại UNE là việc áp dụng các kỹ thuật không xâm lấn. Phương pháp này cho phép họ thu thập và phân tích vật liệu di truyền một cách hiệu quả mà không hề gây tổn thương hay tác động tiêu cực đến sức khỏe của tôm hùm.
Trước đó, chương trình nghiên cứu này đã có những bước tiến vững chắc sau khi tiếp nhận Peaches – một con tôm hùm màu cam có tỷ lệ hiếm gặp 1/30 triệu con. Những con tôm hùm con nở ra từ trứng của Peaches sở hữu dải màu sắc vô cùng đa dạng, từ nâu, cam cho đến xanh dương. Sự đa dạng này đã mang đến cho các nhà khoa học cơ hội hiếm có để theo dõi quá trình di truyền màu sắc trực quan nhất. Họ đã tiến hành thu thập mẫu di truyền từ những con tôm non và tiến hành phân tích hơn 15.000 gene để xác định chính xác những khác biệt liên quan đến màu vỏ của chúng.
Hiểu về cơ chế biến đổi màu sắc từ tự nhiên đến nhiệt độ
Phần lớn chúng ta thường quen thuộc với hình ảnh những con tôm hùm có màu đỏ tươi. Tuy nhiên, trên thực tế, màu sắc này chỉ xuất hiện sau khi chúng được nấu chín dưới tác động của nhiệt độ cao. Khi bị luộc, nhiệt độ sẽ làm cho các protein crustacyanin bị giãn ra, từ đó giải phóng sắc tố astaxanthin có màu đỏ vốn bị che khuất trước đó.
Trong môi trường tự nhiên, protein crustacyanin có màu xanh là yếu tố chủ đạo giúp tôm hùm hoang dã sở hữu màu sắc tối để dễ dàng ngụy trang và ẩn mình vào môi trường xung quanh nhằm tránh kẻ thù. Đối với các cá thể đột biến cực hiếm như Casper, chuỗi liên kết protein và sắc tố này bị xáo trộn do cấu trúc gene quy định, tạo nên lớp vỏ trắng muốt như “bóng ma”.
Những mảnh ghép công nghệ sinh học cần tiếp tục theo dõi
Dự án nghiên cứu di truyền học của Đại học New England hiện vẫn đang tiếp tục phân tích sâu các dữ liệu thu được từ hơn 15.000 gene. Mặc dù các phân tích ban đầu trên thế hệ con của tôm hùm Peaches đã mở ra những hướng đi triển vọng, cơ chế di truyền cụ thể đứng sau sắc tố trắng của Casper vẫn là một câu hỏi lớn chưa có lời giải đáp hoàn chỉnh.
Trong thời gian tới, giới công nghệ sinh học và người dùng cần tiếp tục theo dõi các kết quả công bố tiếp theo từ phòng thí nghiệm của tiến sĩ Markus Frederich. Những phát hiện mới từ Casper không chỉ giúp giải mã trọn vẹn bản đồ di truyền của các loài tôm đột biến hiếm gặp, mà còn góp phần mở rộng hiểu biết về sự đa dạng sinh học biển và cơ chế thích nghi phân tử của các loài sinh vật dưới đại dương sâu thẳm.
Nguồn tham khảo: Xem bài gốc
