Phát hiện sinh vật nhân chuẩn không có ty thể

Con người không thể tồn tại nếu không có ty thể - một bào quan có nhiệm vụ cung cấp năng lượng cho hầu hết các tế bào của chúng ta và nó cũng được coi là đặc điểm nhận dạng tế bào nhân chuẩn. Trước đây, các nhà nghiên cứu từng cho rằng tất cả những sinh vật nhân thực khác bao gồm động vật, thực vật, nấm, và vi sinh vật cũng giống như vậy. Nhưng một nghiên cứu gần đây trên tạp chí Current Biology đã phát hiện được sinh vật nhân thực đầu tiên hoàn toàn không chứa bất kì dấu vết nào của ty thể.

Ty thể có nguồn gốc từ các vi khuẩn nội cộng sinh trong tế bào nhân thực nguyên thủy. Mặc dù bào quan này là dấu hiệu đặc trưng của một sinh vật nhân thực nhưng từ lâu các nhà khoa học đã đặt ra câu hỏi rằng liệu có một sinh vật nhân thực nào không chứa ty thể?

Thông thường trong môi trường có nồng độ oxy thấp, các sinh vật nhân thực thường giảm bớt ty thể, nhưng người ta cho rằng chức năng của ty thể vẫn rất cần thiết và không thể thiếu đối với sự sống của chúng.

Trước đây, vi sinh vật Giardia intestinalis, tác nhân gây bệnh tiêu chảy trong một thời gian dài từng được xem là không có ty thể, nhưng những nghiên cứu gần đây cho thấy đó chỉ là hiện tượng giả của vi sinh vật này, chúng thực sự vẫn mang những bào quan đang dần thoái hóa.

Trong nghiên cứu mới này, Karnkowska và Vladimir Hampl tại Đại học Charles ở Prague và BIOCEV, cùng với các đồng nghiệp đến từ CH Séc và Canada đã tiến hành giải trình tự hệ gen của một loài trong chi Monocercomonoides- một sinh vật đơn bào sống trong ruột của Chinchilla (một giống sóc Nam Mỹ). Nhóm nghiên cứu lựa chọn nghiên cứu sinh vật này vì chúng thuộc vào nhóm vi sinh vật mà các nhà khoa học đã từng cho là mất ty thể.

Khi các nhà nghiên cứu giải trình tự bộ gen của Monocercomonoides, họ không tìm thấy bất cứ dấu hiệu nào của ty thể (các bào quan mang những DNA của riêng chúng). Trong quá trình nghiên cứu sâu hơn, họ đã xác định được rằng sinh vật này thiếu các protein cần thiết cho hoạt động chức năng của ty thể. “Như vậy, việc định nghĩa các tế bào nhân thực là các tế bào chứa ty thể cũng cần phải được xem xét lại”, Karnkowska nói.

Ảnh chụp kính hiển vi của vi sinh vật không có ty thể

Theo các nhà nghiên cứu, Monocercomonoides có thể không cần ty thể vì chúng sống trong ruột của vật chủ Chinchilla. Ở đây, các chất dinh dưỡng rất phong phú, nhưng lại thiếu oxy- thứ mà ty thể cần để tạo năng lượng, do đó, thay vì dùng ty thể, sinh vật này có thể sử dụng enzyme trong tế bào chất để tiêu hóa thức ăn và cung cấp năng lượng cho chúng. Nhưng bên cạnh vai trò sản xuất năng lượng, ty thể cũng cung cấp những chức năng khác cho tế bào như tổng hợp nhóm sắt và lưu huỳnh cần thiết cho protein. Và thật đáng ngạc nhiên, Monocercomonoides đã vượt qua việc này bằng cách "mượn" một vài bộ gen của vi khuẩn để thực hiện chức năng này.

Karnkowska cũng lưu ý rằng Monocercomonoides không phải là một hóa thạch sống, họ hàng gần nhất của chúng vẫn có các ty thể nhỏ, gợi ý rằng chúng đã loại bỏ bào quan này trong thời gian khá gần đây trong quá trình tiến hóa. “Sinh vật này đã vượt ra ngoài giới hạn mà các nhà khoa học từng biết”