Trong một thời gian dài, các nhà sinh học thường cho rằng DNA của chúng ta chỉ nằm trong nhân- trung tâm điều khiển của tế bào. Nhưng sau đó, vào năm 1963, bằng kính hiển vi điện tử, một cặp vợ chồng tại Đại học Stockholm- Margit và Sylvan Nass, đã phát hiện ra các sợi DNA nằm bên ngoài nhân, trong một cấu trúc được gọi là ty thể. Đây là một bào quan không thể thiếu, đóng vai trò là những nhà máy sản xuất năng lượng của tế bào, có trách nhiệm chuyển hóa thực phẩm bạn ăn hàng ngày thành năng lượng cho các tế bào hoạt động.
DNA ty thể chiếm một phần nhỏ trong tổng số DNA của chúng ta, chỉ chứa 37 trên 20.000 đến 25.000 gen mã hóa protein trong cơ thể. Nhưng không giống như DNA trong nhân, có nguồn gốc từ cả bố và mẹ, thì DNA ty thể chỉ đến từ người mẹ. Không một ai hoàn toàn hiểu tại sao hoặc làm thế nào mà DNA ty thể của bố bị “xóa sổ” khỏi tế bào. "Đây là một bí ẩn đã tồn tại từ rất lâu trong sinh học - tại sao ở sinh vật, chỉ có ty thể từ mẹ được di truyền," nhà di truyền học và dẫn đầu nghiên cứu Ding Xue đã nói với Laurel Hamers trên Science News.
Gần đây, một nhóm các nhà khoa học quốc tế tại Đại học Colorado Boulder cho biết họ đã tìm ra manh mối có thể giải thích sự thiếu hụt kỳ lạ của DNA ty thể từ bố trong cơ thể chúng ta.
Để tìm ra câu trả lời, nhóm các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu trên các ty thể trong tinh trùng của một loài giun tròn, Caenorhabditis elegans. Kết quả chỉ ra rằng ty thể của giun bố có một cơ chế tự hủy, được kích hoạt khi một tinh trùng dung hợp với một trứng. Trong đó, protein được quy định bởi gen csp-6 có thể là khởi đầu cơ chế này. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng việc loại bỏ gen cps-6 sẽ làm các ty thể từ bố tồn tại lâu hơn trong phôi, dẫn đến tăng tỷ lệ tử vong của phôi thai.
Giống như hầu hết các tế bào, tinh trùng cũng chứa ty thể (bào quan có màng bao quanh màu đỏ- hình bên trái). Khi một tinh trùng thụ tinh với một trứng, ty thể của tinh trùng bị phá vỡ bên trong màng (hình bên phải).
Nhưng tại sao cơ thể sinh vật lại muốn phá hủy các ty thể từ bố? Vẫn chưa có lời giáp đáp chắc chắc cho vấn đề này, nhưng giả thuyết của Xue cho rằng ty thể từ bố có khả năng mang nhiều đột biến hơn ty thể của mẹ, do đó về mặt tiến hóa, việc loại bỏ chúng sẽ đem lại nhiều ích lợi hơn. "Nếu DNA ty thể của bố bị đột biến không được cắt bỏ kịp thời, thì về sau các đột biến này có thể sẽ được tích lũy qua nhiều thế hệ," ông nói với Duhaime-Ross.
Cơ chế tự hủy do protein CPS-6 vẫn chưa thể được chấp nhận cho đến khi nó được quan sát thấy trên người, do vậy các nhà khoa học hiện đang tiến hành sản xuất một loại protein tương tự như CPS-6, đóng một vai trò giống như trong quá trình tự hủy ở giun tròn. Như vậy, đây có thể là một cơ hội tốt để tìm hiểu xem những gì đang diễn ra trong phôi thai của người. Trong tương lai, thông tin này có thể sẽ giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về các loại bệnh nhất định và cải thiện khả năng của kỹ thuật thụ tinh trong ống nghiệm.
Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science ngày 23/06/2016.
Bài báo tham khảo:
1. Steph Yin, "Why Do We Inherit Mitochondrial DNA Only From Our Mothers?", The New York Times, 23 June 2016.
2. Bec Crew, "Scientists are finally figuring out why you only get mitochondrial DNA from your mum", Sciencealert, 24 June 2016.
