Vì sao cá voi đầu cong lại không thể bị ung thư?

Ở vùng Bắc Cực xa xôi, cá voi đầu cong (Balaena mysticetus) từ lâu đã gây ra sự tò mò rất lớn cho các nhà khoa học bởi tuổi thọ phi thường của chúng. Những sinh vật biển to lớn này là một trong những loài động vật có vú sống lâu nhất trên hành tinh của chúng ta - và điều đó có thể là nhờ sự thích nghi phân tử liên quan đến các bệnh liên quan đến tuổi tác.

Theo Science Alert, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra cá voi đầu cong có khả năng xử lý DNA tổn thương rất nhanh. Chúng gần như không có nhiều khả năng mắc bệnh ung thư.

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Rochester ở New York phát hiện ra rằng cá voi rất giỏi trong việc sửa chữa DNA bị hỏng. Điều này có nghĩa là chúng có thể sửa chữa những "lỗi" có thể sẽ dẫn đến ung thư. Các loài động vật khác như voi đã được phát hiện sử dụng các chiến lược sinh học để tránh ung thư nhưng cách tiếp cận của cá voi có vẻ khá độc đáo.

"Bằng cách nghiên cứu một loài động vật có vú có khả năng duy trì sức khỏe và tránh khỏi cái chết do ung thư trong hơn 2 thế kỷ, chúng tôi được cung cấp một cái nhìn độc đáo đằng sau bức màn của một thí nghiệm tiến hóa toàn cầu đã thử nghiệm nhiều cơ chế ảnh hưởng đến ung thư và lão hóa hơn những gì con người có thể hy vọng tiếp cận", các nhà nghiên cứu đã viết trong bài báo.

Ung thư là một căn bệnh của quá trình phân chia tế bào, trong đó các đột biến gen thúc đẩy các tế bào phân chia tạo thành những khối u. Vì vậy trên lý thuyết, động vật càng lớn càng có nhiều tế bào thì khả năng tích lũy các lỗi di truyền dẫn đến ung thư là rất cao.

Nghịch lý Peto

Ung thư được đặc trưng bởi sự phân chia tế bào không kiểm soát được và sự hình thành các khối u do đột biến gen. Thông thường, số lượng biến thể xảy ra trong cơ thể sẽ tỷ lệ thuận với số lượng tế bào. Theo như logic trên thì với các loài động vật hữu nhũ đến lớn (ví dụ như cá nhà táng) phải có tỷ lệ mắc bệnh ung thư rất cao do số lượng tế bào của chúng rất lớn (gấp 100 lần so với số lượng tế bào của con người). Ngoài ra, tuổi trung bình của voi cũng vào khoảng 70 tuổi, độ tuổi gần như cao hơn hẳn so với tuổi trung bình của con người.

Tuy nhiên, nhà thống kê người Anh Richard Peto nhận thấy vào cuối những năm 1970 rằng điều này không đúng.

Cá voi khổng lồ ít bị ung thư hơn so với kích thước cơ thể của chúng. Đó là một điều không phù hợp về mặt sinh học được gọi là nghịch lý Peto. Nghịch lý này mô tả các loài động vật to lớn, sống lâu, dù có nhiều hơn con người và các sinh vật nhỏ bé khác hàng nghìn tỷ tế bào, chúng vẫn không phát triển nhiều về bệnh ung thư.

Nghịch lý Peto đề cập rằng cá voi khổng lồ có tỷ lệ ung thư tương đối thấp mặc dù kích thước cơ thể của chúng rất lớn. Nghịch lý này nhấn mạnh rằng mặc dù các động vật lớn và sống lâu có số lượng tế bào lớn hơn so với con người hoặc các sinh vật nhỏ hơn, nhưng chúng không có tỷ lệ mắc ung thư tăng theo tỷ lệ tuổi thọ và kích thước cơ thể.

Theo những nghiên cứu độc lập được thực hiện gần đây, bộ gen của voi có chứa nhiều bản sao của gen mã hóa cho protein kháng ung thư hơn bộ gen của con người. Điều này dẫn đến tỷ lệ ung thư ở voi luôn thấp hơn 4,8%, trong khi ở người, tỷ lệ này nằm trong khoảng 11% đến 25%.

Các nghiên cứu tiếp theo đã xác nhận thêm quan sát này. Nói cách khác, nhiều tế bào hơn không nhất thiết có nghĩa là nhiều khả năng mắc ung thư hơn, điều này thật đáng ngạc nhiên. Đặc biệt, cá voi có tỷ lệ mắc bệnh ung thư thấp đến không tưởng, mặc dù kích thước của chúng rất lớn.

Trải qua hàng loạt thí nghiệm, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng tế bào của cá voi đầu cong có khả năng sửa chữa tổn thương DNA tốt hơn tế bào của người, chuột và bò.

Khả năng tự sử chữa DNA

Các nhà nghiên cứu đã thực hiện một số thí nghiệm trong phòng thí nghiệm trên tế bào cá voi đầu cong. Họ phát hiện ra rằng tế bào cá voi có khả năng sửa chữa tổn thương DNA vượt trội so với tế bào của người, chuột và bò. Những sinh vật này đã phát triển một cơ chế độc đáo và hiệu quả cao để chống lại sự phá hủy DNA. Điều này cho phép chúng có thể chịu đựng và phục hồi sau những tổn thương được tác động vào bộ gen của chúng.

Hơn nữa, nghiên cứu phát hiện ra rằng các tế bào của cá voi đầu cong thể hiện mức sản xuất cao hơn đáng kể của một loại protein sửa chữa DNA quan trọng có tên là CIRBP. Điều thú vị là, khi các tế bào người được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm được biến đổi gen để tạo ra lượng CIRBP tăng cao, khả năng sửa chữa DNA của chúng cũng được tăng cường. Điều này cho thấy rằng nó có thể chuyển thành phương pháp điều trị cho con người ở một thời điểm nào đó trong tương lai, nhưng cần nhiều nghiên cứu hơn.

Tế bào của cá voi đầu cong cũng tiết ra một loại protein sửa chữa DNA gọi là CIRBP ở mức độ cao hơn nhiều so với các loài khác được nghiên cứu. Do đó, khi các tế bào người nuôi cấy trong phòng thí nghiệm được thiết kế để tạo ra CIRBP số lượng lớn, sự điều chỉnh di truyền này đã tăng cường khả năng sửa chữa DNA.

Những phát hiện này đã làm sáng tỏ khả năng thích nghi di truyền phi thường của cá voi đầu cong, cung cấp cái nhìn sâu sắc về các cơ chế đằng sau khả năng sửa chữa DNA đặc biệt của chúng và các ứng dụng tiềm năng để thúc đẩy nghiên cứu sửa chữa DNA ở các sinh vật khác, bao gồm cả con người. Thực sự có rất nhiều điều để học hỏi từ cá voi và tuổi thọ dài của chúng.

Nguồn: Science Alert; Zme Science

Đức Khương