- Khoa học
Thứ sáu, 28/7/2017, 12:00 [GMT+7]
Gấu nước, sinh vật sống dai nhất trên Trái Đất, có thể tồn tại nhiều năm không cần nước nhờ cấu trúc gene đặc biệt.
Gấu nước hoạt động dưới kính hiển vi. Video: YouTube.
Nhóm nghiên cứu đứng đầu là Mark Blaxter ở Đại học Edinburgh, Anh, và Kazuharu Arakawa ở Đại học Keio, Tokyo, kiểm tra bộ gene của hai loài gấu nước Hypsibius dujardini và Ramazzottius varieornatus trong báo cáo đăng trên tạp chí PloS Biology hôm qua. Họ xác nhận hai loài sở hữu những protein chuyên biệt có tính hòa tan cao, giúp phần bên trong tế bào giữ nguyên hình dạng ngay cả khi thiếu nước và tránh được tổn thương, theo Phys.org.
"Phương pháp của chúng giống nhau, nhưng H. dujardini cần tạo ra những protein này trước 24 tiếng, trong khi R. varieornatus sẵn sàng mọi lúc", Blaxter nói.
Sự khác biệt trên liên quan đến tốc độ khô của chúng. R. varieornatus thường được tìm thấy ở những đám rêu trên đường bê tông và có thể khô kiệt trong vòng 30 phút. Trái lại, H. dujardini sống trong ao nước và mất 24-48 tiếng để khô dần. Nhưng nghiên cứu bộ gene chỉ ra hai loài có chung một bộ gene gần như giống hệt nhau, được kích hoạt khi mất nước.
"Gấu nước có thể cho chúng ta biết về cách xử lý một số vấn đề sinh học cơ bản, như làm thế nào để bảo tồn cấu trúc tế bào, bao gồm ADN, mà không cần nước trong tế bào", nhà nghiên cứu Ingemar Jönsson ở Đại học Kristianstad tại Thụy Điển, cho biết. "Chúng ta có thể học hỏi nhiều điều từ loài động vật này. Chúng cung cấp nhiều ứng dụng tiềm năng cho y học và công nghệ sinh học".
Blaxter và Arakawa đều cho rằng khám phá bí mật về khả năng sống sót không cần nước của gấu nước rất có giá trị. Ví dụ, gấu nước có thể gợi ý những phương pháp mới để bảo quản và vận chuyển vắc-xin. Hiện nay, một số loại vắc-xin phải lưu trữ ở nhiệt độ thấp, đông lạnh bằng nitơ lỏng. Với công nghệ dựa trên bộ gene của gấu nước, các nhân viên y tế có thể chỉ cần làm khô vắc-xin và trữ ở nhiệt độ phòng.
Nghiên cứu về gene mới cũng giúp giải đáp những tranh cãi về nguồn gốc chính xác của gấu trúc. "Chúng có 8 chiếc chân nhỏ lùn mập, hệ thần kinh và não giống như động vật chân đốt, nhưng hệ thống ruột trông lại giống giun tròn", Blaxter nói.
Kết quả nghiên cứu chỉ ra gấu nước có quan hệ gần với giun tròn hơn, dù vẻ ngoài của chúng tương tự loài chân đốt. Các nhà nghiên cứu tập trung vào gene Hox của gấu nước và một số họ hàng là động vật không xương sống của chúng. Nhóm gene Hox chịu trách nhiệm về vị trí và khả năng duỗi thẳng các chi ở cơ thể động vật. Gấu nước thiếu mất 5 gene, trong khi giun tròn cũng thiếu số gene tương tự.
Gấu nước, loài vật được mệnh danh là "bất tử", vẫn còn nắm giữ nhiều khả năng mà giới khoa học chưa thể hiểu đầy đủ. Ở trạng thái khô, chúng có thể ngủ đông suốt nhiều năm, chịu đựng nhiệt độ đóng băng, bức xạ và thậm chí vẫn sống sót trong vũ trụ khi Trái Đất bị hủy diệt.
Phương Hoa
Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
| Thời điểm hóa thạch: Cambrian–Recent[1] TiềnЄ Є O S D C P T J K Pg N |
Hypsibius dujardini |
| Eukaryota |
| Animalia |
| Eumetazoa |
| Bilateria |
| Nephrozoa |
| Protostomia |
| Ecdysozoa |
| Panarthropoda |
| Tardigrada Spallanzani, 1777 |
Eutardigrada Mesotardigrada [không chắc chắn] |
Gấu nước [hay tiếng Anh: moss piglets hoặc waterbears][2][3][4] là tên gọi phổ biến của ngành động vật Tardigrada, các sinh vật nhỏ bé, sống trong nước, thuộc nhóm các động vật có kích thước hiển vi có tám chân[2]. Gấu nước thuộc về ngành Tardigrada, một phần của siêu ngành Ecdysozoa. Một nhóm cổ xưa, với hóa thạch được tìm thấy cách đây 530 triệu năm trước, vào kỷ Cambri.[5]
Tên gọi[sửa | sửa mã nguồn]
Chúng được mô tả lần đầu tiên bởi mục sư Johann August Ephraim Goeze năm 1773. Tên Tardigrada được đặt ba năm sau đó bởi nhà sinh vật học người Ý Lazzaro Spallanzani.[6]
Johann August Ephraim Goeze ban đầu đặt tên cho Tardigrada là kleiner Wasserbär [nay là Bärtierchen], nghĩa là 'gấu nước nhỏ' trong tiếng Đức. Tên Tardigrada nghĩa là "bước chậm" được đặt bởi Lazzaro Spallanzani năm 1776.[7] Tên gọi Gấu nước bắt nguồn từ hình dạng mập mạp và rất giống một con gấu tí hon của chúng trên kính hiển vi. Con trưởng thành lớn đạt chiều dài 1,5 mm [0,059 in], con nhỏ nhất dưới 0,1 mm. Con mới nở có thể nhỏ hơn 0,05 mm.
Khoảng 1,150 loài gấu nước đã được mô tả.[8][9]
Hình dạng[sửa | sửa mã nguồn]
Tên gọi Gấu nước bắt nguồn từ hình dạng mập mạp và rất giống một con gấu tí hon của chúng trên kính hiển vi. Thông thường gấu nước dài trung bình khoảng 0,5 mm [0,020 in].[2] Nó có bốn cặp chân, mỗi chân có từ bốn đến tám vuốt chân.[2] Chúng thường được tìm thấy trên rêu hay địa y và ăn tế bào thực vật, tảo hay các động vật không xương sống nhỏ. Khi được thu thập, nó có thể được nhìn thấy qua kính hiển vi rất yếu, khiến nó rất dễ quan sát kể cả với học sinh và các nhà khoa học nghiệp dư.[10]
Môi trường sống[sửa | sửa mã nguồn]
Thông thường[sửa | sửa mã nguồn]
Nơi dễ tìm thấy gấu nước nhất là rêu và địa y. Các môi trường khác cồn cát, bãi biển, đất, và trầm tích biển hoặc nước ngọt, nơi chúng được tìm thấy với mật độ cao [trên 25,000 cá thể/lít].[11]
Khắc nghiệt không tưởng[sửa | sửa mã nguồn]
Gấu nước còn được gọi là một extremophile, những sinh vật có thể phát triển trong các môi trường khắc nghiệt có thể gây tổn thương cho sự sống khác.[3][12][13] Nó có thể chịu được từ nhiệt độ gần độ không tuyệt đối đến trên nhiệt độ sôi của nước, áp lực gấp sáu lần tại điểm sâu nhất của đáy biển, phóng xạ ion hóa gấp hàng trăm lần mức chết người và chân không trong không gian. Nó có thể sống thiếu nước hay thức ăn trong 10 năm, cả khi cơ thể chỉ còn 3% nước hay ít hơn.[3][14][15][16] Do những khả năng không tưởng trên nên gấu nước được tìm thấy trên toàn thế giới, từ dãy Himalaya[17] [trên 6.000 m [20.000 ft]], tới đáy biển sâu [dưới 4.000 m [13.000 ft]], từ vùng cực tới xích đạo.
Sinh sản[sửa | sửa mã nguồn]
Mặc dù vài loài sinh sản đơn tính, cả gấu nước đực và cái đều phổ biến, cả hai đều có một tuyến sinh dục đơn trên ruột.[18] Gấu nước đẻ trứng, và thường thì thụ tinh ngoài. Số ít loài thụ tinh trong, trong hầu hết trường hợp trứng được để lại để tự phát triển.[18]
Trứng nở sau không hơn 14 ngày, với con non đã có đầy đủ số tế bào của con trưởng thành. Sự lớn lên vì vậy là nhờ sự lớn lên của tế bào hơn là phân chia tế bào.[18]
Thức ăn[sửa | sửa mã nguồn]
Hầu hết các loài gấu nước là phytophagous [ăn thực vật] hay bacteriophagous [ăn vi khuẩn], nhưng một vài loài ăn thịt [ví dụ Milnesium tardigradum].[19][20]
Sinh thái và lịch sử sự sống[sửa | sửa mã nguồn]
Gấu nước có đặc điểm hình thái với nhiều loài khác nhau phần lớn theo lớp. Các nhà sinh vật học gặp khó khăn trong việc xác minh giữa các loài gấu nước vì mối quan hệ này. Những loài động vật này có liên quan chặt chẽ nhất đến sự tiến hóa ban đầu của động vật chân đốt[Arthropoda]. Hóa thạch gấu nước có từ thời kỷ Phấn Trắng ở Bắc Mỹ. Gấu nước được coi là phân bố khắp thế giới và có thể nằm ở các khu vực trên toàn thế giới. Trứng và nang [cytst] của gấu nước rất chắc chắn nên chúng có thể di chuyển rất xa trên chân của động vật khác.
Gấu nước đã sống sót sau cả 5 lần tuyệt chủng hàng loạt. Điều này đã mang lại cho chúng rất nhiều đặc điểm sinh tồn, bao gồm khả năng sống, sống trong các tình huống có thể gây tử vong cho hầu hết các loài động vật khác.
Tuổi thọ của gấu nước từ 3 đến 4 tháng đối với một số loài, lên đến 2 năm đối với các loài khác, không tính thời gian của chúng ở trạng thái không hoạt động [bất động].
Tầm quan trọng sinh thái[sửa | sửa mã nguồn]
Nhiều sinh vật sống trong môi trường nước, ăn các loài như giun tròn, gấu nước, vi khuẩn, tảo, ve, và các loài collembola. Gấu nước hoạt động như những loài tiên phong [người khai thác] bằng cách sinh sống trong các môi trường đang phát triển mới. Sự di chuyển này thu hút các động vật không xương sống khác đi cư trú trong không gian đó, đồng thời thu hút những kẻ săn mồi.
Bộ gen và giải trình tự bộ gen[sửa | sửa mã nguồn]
Các bộ gen của gấu nước có kích thước khác nhau từ khoảng 75 đến 800 cặp siêu dữ liệu DNA. Hypsibius exelaris [trước đây là Hypsibius dujardini] có bộ gen nhỏ gồm 100 cặp siêu dữ liệu [megabase] và thời gian thế hệ khoảng hai tuần, nó có thể được nuôi cấy vô thời hạn và bảo quản lạnh.
Lịch sử tiến hóa[sửa | sửa mã nguồn]
Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]
- Phân loại giới Động vật
Hình ảnh[sửa | sửa mã nguồn]
Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]
- ^ Budd, G.E. [2001]. “Tardigrades as 'stem-group arthropods': the evidence from the Cambrian fauna”. Zool. Anz. 240 [3–4]: 265–279. doi:10.1078/0044-5231-00034.
- ^ a b c d Miller William. “Tardigrades”. American Scientist. Truy cập ngày 2 tháng 12 năm 2013.
- ^ a b c Simon, Matt [ngày 21 tháng 3 năm 2014]. “Absurd Creature of the Week: The Incredible Critter That's Tough Enough to Survive in Space”. Wired [magazine]. Truy cập ngày 21 tháng 3 năm 2014.
- ^ Copley, Jon [ngày 23 tháng 10 năm 1999]. “Indestructible”. New Scientist [2209]. Truy cập ngày 6 tháng 2 năm 2010.
- ^ “Tardigrada [water bears, tardigrades]”. biodiversity explorer. Bản gốc lưu trữ ngày 16 tháng 3 năm 2013. Truy cập ngày 31 tháng 5 năm 2013.
- ^ Bordenstein, Sarah. “Tardigrades [Water Bears]”. Microbial Life Educational Resources. National Science Digital Library. Truy cập ngày 24 tháng 1 năm 2014.
- ^ Bordenstein, Sarah [ngày 17 tháng 12 năm 2008]. “Tardigrades [Water Bears]”. Carleton College. Truy cập ngày 16 tháng 9 năm 2012.
- ^ Zhang, Z.-Q. [2011]. “Animal biodiversity: An introduction to higher-level classification and taxonomic richness” [PDF]. Zootaxa. 3148: 7–12.
- ^ Degma, P., Bertolani, R. & Guidetti, R. 2009–2011. Actual checklist of Tardigrada species. Ver. 18: 27-04-2011. tardigrada.modena.unimo.it
- ^ Shaw, Michael W. “How to Find Tardigrades”. tardigrades.us. Truy cập ngày 14 tháng 1 năm 2013.
- ^ Goldstein, B. and Blaxter, M. [2002]. “Quick Guide: Tardigrades”. Current Biology. 12 [14]: R475. doi:10.1016/S0960-9822[02]00959-4.Quản lý CS1: nhiều tên: danh sách tác giả [liên kết]
- ^ Rampelotto, P. H. [2010]. Resistance of microorganisms to extreme environmental conditions and its contribution to Astrobiology. hhvjnh, 2, 1602–1623.
- ^ Rothschild, L.J.; Mancinelli, R.L. [2001]. “Life in extreme environments”. Nature. 409 [6823]: 1092–1101. doi:10.1038/35059215. PMID 11234023.
- ^ Brennand, Emma [ngày 17 tháng 5 năm 2011]. “Tardigrades: Water bears in space”. BBC. Truy cập ngày 31 tháng 5 năm 2013.
- ^ Crowe, John H.; Carpenter, John F.; Crowe, Lois M. [tháng 10 năm 1998]. “The role of vitrification in anhydrobiosis”. Annual Review of Physiology. 60. tr. 73–103. doi:10.1146/annurev.physiol.60.1.73. PMID 9558455.
- ^ Guidetti, R. & Jönsson, K.I. [2002]. “Long-term anhydrobiotic survival in semi-terrestrial micrometazoans”. Journal of Zoology. 257 [2]: 181–187. doi:10.1017/S095283690200078X.Quản lý CS1: nhiều tên: danh sách tác giả [liên kết]
- ^ Hogan, C. Michael. 2010. "Extremophile". eds. E.Monosson and C.Cleveland. Encyclopedia of Earth. National Council for Science and the Environment, washington DC
- ^ a b c Barnes, Robert D. [1982]. Invertebrate Zoology. Philadelphia, PA: Holt-Saunders International. tr. 877–880. ISBN 0-03-056747-5.
- ^ Morgan, Clive I. [1977]. “Population Dynamics of two Species of Tardigrada, Macrobiotus hufelandii [Schultze] and Echiniscus [Echiniscus] testudo [Doyere], in Roof Moss from Swansea”. The Journal of Animal Ecology. British Ecological Society. 46 [1]: 263–279. doi:10.2307/3960. JSTOR 3960.
- ^ Lindahl, K. [ngày 15 tháng 3 năm 2008]. “Tardigrade Facts”.
Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]
| Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Gấu nước. |
- Tardigrade tại Encyclopædia Britannica [tiếng Anh]
- Tardigrada Newsletter
- Tardigrades – Pictures and Movies
- The Edinburgh Tardigrade project
- The incredible water bear!
- Tardigrade Reference Center
- Tardigrades in space
- Tardigrade data and analysis
- A short film about tardigrade research from NPR's Science Friday
- Tardigrada at the Tree of Life Web Project
- Swiss Center of Tardigrade Research – Ecology, Physiology and Evolutionary Biology of Tardigrades
- Tardigrade in Moss
- Video [07:54] - First Animal to Survive in Space.
- Video [00:38] - Tardigrade Movement in Water.