Cây cải xoong làm đảo lộn lý thuyết về di truyền

Robert Pruitt và các đồng nghiệp của ông thuộc trường Đại học Purdue tại West Lafayette, bang Indiannna, Mỹ đã khám phá ra điều này trong khi nghiên cứu một giống cải xoong có tên là Arabidopsis, loại cải này mang đột biến ở cả hai bản sao một gen có tên là “hothead”. Ở loài thực vật đột biến này, các cánh hoa và các bộ phận khác của bông hoa dính vào nhau một cách khác thường. Do loại cải xoong này truyền gen đột biến sang cây con, theo nghiên cứu di truyền học thông thường, thì chúng cũng sẽ ra hoa khác thường. Tuy nhiên, Nhóm nghiên cứu của Pruitt đã tìm thấy khoảng 10% số cây con vẫn ra hoa bình thường.

Sử dụng biện pháp sắp xếp chuỗi gen, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng thế hệ thứ hai của loại cải xoong này đã viết lại chuỗi ADN của một hoặc cả hai gen ‘hothead”. Chúng thay thế mã gen đột biến của cây bố mẹ bằng mã gen thông thường của các thế hệ trước nữa. Và khi Nhóm nghiên cứu hàng loạt các gen khác, họ đã phát hiện ra loại cây này cũng thường quay trở lại các gen giống như của đời ông bà trước đó. Phát hiện này làm bối rối các nhà di truyền học. Pruitt và các nhà nghiên cứu khác đang nỗ lực nghiên cứu để giải thích một cách chính xác cây cải xoong có thể viết lại mã gen như thế nào. Để làm được điều đó, họ cần có bản khung mã gen từ thế hệ ông bà mà có thể được di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác. Một khả năng có thể xảy ra là loại cây này sử dụng một bản sao của gen nằm đâu đó trong ADN. Tuy nhiên, điều này cũng không chắc chắn lắm, bởi vì Nhóm nghiên cứu thấy rằng cây cải xoong có thể viết lại mã của các gen mà không có bản sao tương tự nào trong hệ gen đó.

Thay vào đó, Pruitt nghi ngờ rằng loại cây này mang một loạt các phân tử ARN (Axit ribonucleic) liên quan chưa được khám phá, chúng hoạt động như một bản sao dự phòng của ADN. Các phân tử này có thể được đưa vào phấn hoa hay hạt giống cùng với ADN và được dùng làm bản mẫu gen để sửa chữa một số gen nhất định. Weigel đồng ý rằng đây có thể là cách giải thích hợp lý nhất. Pruitt suy đoán kiểu sửa chữa gen ở cây cải xoong Arabidopsis trong điều kiện bình thường là rất hiếm gặp. Ông cho rằng chúng tăng mạnh khi gen “hothead” bị đột biến, có thể là do phản ứng của cây khi gặp điều kiện môi trường bất lợi. Thực vậy, quá trình này có thể tồn tại bởi vì nó giúp cho cây cải xoong sống được ở bất cứ đâu trong điều kiện khắc nghiệt, chẳng hạn như khi thiếu nước hoặc chất dinh dưỡng. Sự khắc nghiệt này có thể khiến cho cây quay trở lại mã gen từ các thế hệ ông bà, có khả năng chống chịu tốt hơn so với thế hệ bố mẹ. Để thử nghiệm điều này, Pruitt đang kiểm tra liệu các điều kiện khắc nghiệt có thực sự gây ra hiện tượng tương tự như trên không.

Một quy trình tương tự có thể xảy ra đối với con người. Điều này xảy ra đối với một số trường hợp hiếm gặp ở trẻ em khi thừa hưởng các đột biến gây bệnh nhưng các triệu chứng biểu hiện lại rất nhẹ, có thể là do một số tế bào của trẻ đã lấy lại được mã gen ở trạng thái bình thường và khoẻ mạnh hơn. Nếu con người cũng tự sửa chữa gen của mình theo cách này, Pruitt cho rằng quy trình này có thể sẽ được các nhà nghiên cứu và các bác sĩ ứng dụng một cách hữu ích. Họ có thể sẽ dễ dàng xác định được các phân tử ARN thực hiện việc sửa chữa lỗi gen và dùng chúng để sửa các đột biến có hại cho bệnh nhân.

Nguồn: Nature, 3/2005