Gene tạo nên biến dị màu sắc ở chuột và thằn lằn pot

Gene tạo nên bi
ến dị
màu sắc ở chuột và
thằn lằn




Tại Fairbanks,
Alaska, từ 10 đến 14
tháng Sáu vừa qua,
các nhà sinh học tiến
hóa, tự nhiên học và
hệ thống học đã tụ
họp dưới tiêu đề “EVOLUTION


2005 MEETING” để chia sẽ
những kết quả nghiên cứu về
nấm, chuột, nấm men và những
lòai sinh vật khác. Tờ Science,
Vol 309, Issue 5733, 15 July 2005
có 3 bài tổng kết, SHVN xin giới
thiệu cùng bạn đọc.

Lòai chuột hươu lông sáng
(Peromyscus polionotus) như tên
gọi sỡ hữu một bộ lông trắng
mượt, nhưng những con chuột

hươu lông sáng tìm thấy ở bờ
biển Florida thì không phải lúc
nào cũng có vẻ bề ngòai sáng sủa
như thế. Người ta ước tính, phải
mất dưới 5000 năm đề lòai gặm
nhấm ven biển có thể thay đổi
màu lông từ nâu sang vàng hoe.
Nếu khi “đi làm ruộng”, chúng
cần có bộ lông sẫm màu để ngụy
trang thì ngược lại khi “đi tắm
biển” bộ lông màu tối của chúng
lại nổi bật trên nền cát trắng
khiến chúng trở thành con mồi
ngon c
ủa thú ăn thịt. Tại cuộc hội
thảo, một nhóm các nhà nghiên
cứu mô tả làm thế nào mà những
gene chủ đạo có thể thúc đẩy quá
trình chuyển màu như thế. Một
nhóm khác cũng cho thấy những
gene giống như vậy cũng đã giúp
thằn lằn tiến hóa để thích nghi
như thế nào.

Từ hàng thập kỷ nay, các nhà khoa
học đã nghiên cứu đặc tính di
truyền màu sắc của chuột trong
phòng thí nghiệm, kết quả cho
thấy hơn 100 gene dính líu đ
ến việc

này, trong đó phân nữa đã đư
ợc đọc
trình tự. Nhưng Hopi Hoekstra, m
ột
nhà sinh học tiến hóa ở Đại học
Carlifornia, San Diego, nhấn mạnh
rằng bà ta muốn xem lọai gene nào
thực sự liên quan đến quá trình
“pha màu” trong tự nhiên.

Ở Đông nam nước Mỹ, chuột hươu
sống trong rừng và đồng cỏ thường
có màu nâu trên lưng và màu xám
trắng ở mặt bụng, nhưng anh em
của nó sống ở vùng đụn cát ít thực
bì trên các hòn đảo dọc Gulf Coast
lại mất hầu hết màu nâu trên lưng
và bụng của chúng thì cứ như b
ị tẩy
trắng. Các con chuột bờ biển còn
làm mất luôn một vạch màu đen
chạy dọc trên mặt chúng giúp cho
việc ngụy trang của con vật trong
khi đào hang càng dễ dàng hơn.

Để tìm hiểu đặc tính di truyền của
quá trình đáp ứng nói trên,
Hoekstra và các cộng sự của bà
đã lai chuột đực sống hoang trên
bờ biển với con cái sống trong

rừng và tiến hành các phép lai
ngược sau đó. Đến nay họ thu đư
ợc
600 con chuột thế hệ thứ hai.
“Chúng tôi thấy có rất nhiều sự
biến dị trong quá trình sắc hóa”,
Hoekstra nói, ước tính có khỏang 1
tá gene tham gia điều khiển cách
thức phân bố màu sắc dọc theo
sườn, mặt, đuôi và các phần khác
của cơ th
ể. Với những con chuột lai
chéo, bà ta bắt đầu kiểm tra liệu sự
biến dị trên một số gene mà nó có
vai trò trong quá trình sắc hóa ở
chuột phòng thí nghiệm có liên
quan đến màu sắc những con chuột
biển mới sinh hay không.
“Hoekstra còn có thể hỏi rằng con
đường chọn lọc tự nhiên đang họat
động ở đâu”, Johanna Schmitt một
nhà sinh học tiến hóa Brown
University ở Providence, Rhode
Island chú ý thêm. Bằng một quan
sát tình cờ, Hoekstra và cộng sự đã
chấm Mc1R, một gene liên quan
đến sự bật-tắt giữa sắc tố tối và
sáng. Một thay đổi base trên gene
đã dẫn đến kết quả là protein
MC1R có họat lực thấp một cách

bất thưòng, khiến cho hàm lượng
melanin được sản sinh ra thấp hơn
ra ở chuột sống ven bờ biển và do
đó mà màu lông của chúng trở nên
sáng hơn. Hoekstra còn báo cáo là
thực chất sự thay đổi chỉ một gene
này đã chiếm đến 34% sự biến di
về màu sắc ở chuột bờ biển.
Cynthia Steiner, một postdoc của
Hoekstra sau đó cho thấy một gene
thứ hai gọi là agouti có nhiều nổi
trội hơn trong việc phối màu cho
chuột. Các phân tích sâu hơn chỉ
định rằng hai gene này ảnh hưởng
qua lại theo một một quá trình gọi
là lấn át gene nhằm để sắc định
màu sắc cơ thể. Hoekstra chú ý
rằng chính sự tương tác l
ấn át gene
đó giải thích các biến dị màu s
ắc từ
ph
ần này đến phần khác của cơ th
ể
chuột.

Erica Rosenblum từ Đại học
California, Berkeley cũng báo cáo
rằng thằn lằn ở vùng White Sands,
New Mexico, cũng khai thác sự

biến đổi gene Mc1R để chuyển m
àu
sắc của chúng từ nâu đen sang
trắng sáng. Nữ khoa học gia này đã
nghiên cứu 3 lòai thằn lằn có quan
hệ xa mà chúng đã di chuyển đến
các cồn cát trong vòng 600 năm
trước, kết quả cho thấy cả 3 lòai
này đều bị đột biến ở
gene Mc1R khiến cho màu sắc của
chúng giảm độ tối nhanh chóng.

Điều gây sửng sốt nhất đó là cách
thức giống nhau ở các lòai khác
nhau để hội tụ trên cùng một kiểu
hình, Hoekstra nhấn mạnh.

Thằn lằn và chuột là hai lòai vốn
cách xa nhau trên cây sự sống, mặc
dù mức độ màu sắc trên cơ thể
chúng không giống nhau nhưng
con đường chuyển hóa để tạo
melanin ở cả hai lòai này lại giống
nhau. Theo kết quả đó, Rosenblum
hóm hỉnh cho rằng có vẻ như màu
sắc và cách thức phối màu trên cơ
thể rất dễ tiến hóa chỉ bằng cách
vận dụng gene Mc1R thật khéo.