- Tham gia
- 25/11/2012
- Bài viết
- 351
(kenhsinhvien.vn) Quá trình metyl hóa DNA cung cấp manh mối về việc một người hay một con vật có khả năng sống được bao lâu. Phải chăng người ta có thể tận dụng điều đó để làm chậm quá trình lão hóa?
Nhiều loài động vật được biết đến với tuổi thọ cao. Rùa biển có thể sống tới 50 năm hoặc hơn, trong khi đó cá mập Greenland có thể sống hơn 400 năm. Và dẫu cho vài loài có được đặc quyền hiện diện trên hành tinh một thời gian dài, số khác lại không may mắn như vậy. Các loài như cá bống lùn Australia chỉ sống được 8 tuần. Phù du trưởng thành trung bình sống được 24 giờ ngắn ngủi.
Nhưng tổng quan, để tính được tuổi thọ trung bình của các loài khác nhau là một sự thách thức. Đến nay tuổi thọ của nhiều loài vẫn chưa được xác định, do các nhà khoa học chỉ nghiên cứu được các loài ngoài tự nhiên dựa vào mẫu vật họ bắt được. Giờ đây, các nhà khoa học đang tìm kiếm những phương pháp mới để ước tính tuổi thọ, và phương pháp đọc DNA là một cách tiếp cận có sức hút trong những năm gần đây.
Đồng hồ đếm ngược trong DNA chúng ta. Ảnh: cooperr - Shutterstock
Chẳng hạn, trong một bài báo năm 2019 được đăng trên tạp chí Scientific Reports, các nhà nghiên cứu đã dự đoán tuổi thọ của động vật có xương sống, gồm cả bò sát và thú có vú, bằng cách xem xét những đoạn DNA cụ thể. Người ta thu thập thông tin di truyền của 252 sinh vật và chú mục vào các trình tự DNA giải thích được các khác biệt lớn trong tuổi thọ của giới động vật. Với dữ liệu này, họ xây dựng một thuật toán nhằm dự đoán tuổi thọ tối đa của những loài còn sống lẫn tuyệt chủng. Chúng được gán cho cái tên “đồng hồ tuổi thọ” và được sử dụng để tìm ra tuổi thọ trung bình của một số loài sống thọ.
Với những ứng dụng thực tiễn và khả năng vén màn các chi tiết mới về quá khứ, phương pháp đọc DNA là một kỹ thuật hứa hẹn giúp các nhà di truyền học hiểu được loài vật già đi thế nào và cách giúp chúng sống lâu hơn, bao gồm cả con người. Ngoài ra, việc khai thác quá trình metyl hóa có thể giúp chỉ ra khi nào một con vật đang bị ảnh hưởng bởi các yếu tố gây căng thẳng từ môi trường và đang giãy chết trước tuổi thọ tự nhiên của chúng.
Đồng hồ đếm ngược trong DNA chúng ta
DNA là thiết kế sinh học cá biệt hoá mỗi sinh vật sống. Mọi thứ từ chiều cao một người đến những chiếc vảy màu cam biểu tượng của cá hề đều có liên hệ ngược trở lại với chỉ thị của DNA. Khi nói đến việc xác định tuổi thọ, DNA cũng có thể liên quan. Cụ thể hơn, quá trình metyl hóa, một quá trình sinh học nội bào, có thể nắm giữ manh mối về tuổi thọ và quá trình lão hóa ở con người và các loài vật khác.
Trong suốt vòng đời chúng ta, gen cứ bất hoạt và kích hoạt. Điều này là thiết yếu cho sự phát triển và tăng trưởng lành mạnh. Metyl hóa là quá trình quan trọng chi phối biểu hiện gen. Thông qua quá trình metyl hóa, enzim gắn một nhóm metyl vào gen nhằm ngăn chúng phiên mã. Đây đại loại như đặt tạm thời chiếc còng vào gen, đoạn gen vẫn ở đó, nhưng bộ máy tế bào không thể phiên mã và dịch mã chúng thành protein. Vì vậy quá trình metyl hóa đã bất hoạt gen, trong khi khử metyl hóa (loại bỏ cùng một nhóm metyl đó) lại kích hoạt chúng.
Dù các mô hình metyl hóa và cách chúng được điều chỉnh vẫn còn chưa được hiểu rõ, các nghiên cứu đã cho thấy quá trình metyl hóa giảm dần theo độ tuổi, với những người một trăm tuổi trở lên là có ít nhất. Vậy nghĩa là có nhiều metyl hóa hơn là một điều tốt? À vâng, còn tùy nữa. Một số quá trình tế bào thông thường phụ thuộc vào quá trình metyl hóa. Nhưng có thể xảy ra trường hợp việc bất hoạt một gen nhất định sẽ ngăn chúng biểu hiện, và điều này có thể làm giảm nguy cơ mắc một số bệnh nhất định.
Quá trình metyl hoá DNA. Ảnh: labclinics
Đồng hồ tuổi thọ
Ngoài ra, quá trình metyl hóa DNA tại một số điểm nhất định trên bộ gen cũng có thể được dùng như một dấu hiệu nhằm xác định tuổi động vật. Nghiên cứu các loài hoang dã sống lâu hơn nhiều so với con người là một thách thức. Sử dụng kỹ thuật metyl hóa, các nhà nghiên cứu là tác giả của nghiên cứu trên tạp chí Scientific Reports đã biết được rằng cá voi đầu cong có tuổi thọ tự nhiên tối đa là 268 năm. Đây là thông tin khá mới mẻ, vì các phép đo trước đây chỉ xác định tuổi thọ cá voi đầu cong là 211 năm. Các nhà nghiên cứu cũng áp dụng kỹ thuật này để dự đoán tuổi thọ những loài chỉ còn sống trong tưởng tượng của ta ngày nay. Họ đồng thời sử dụng thuật toán ước định tuổi thọ với DNA cổ, tiết lộ voi ma mút lông xoăn (ma mút lãnh nguyên) có thể sống tới 60 năm. Số tuổi này xấp xỉ với loài voi châu Phi vốn vẫn còn sinh sống tại các xa van châu Phi ngày nay.
Con người: Mặc định sống được 38 năm?
Nghiên cứu tương tự cũng xem xét bộ gen của người anh em họ hàng chi người cổ của chúng ta – Neanderthal và Denisova. Người ta nhận thấy các loài thuộc chi người cổ có tuổi thọ tự nhiên là 37.8 năm. Thú vị thay, tuổi thọ của Homo sapien tiền sử, chính là loài chúng ta, là 38 năm. (Suy cho cùng có lẽ chúng ta không khác mấy so với tổ tiên tiền sử của mình).
Nghe có vẻ kỳ lạ khi loài người chỉ có tuổi thọ ngắn như vậy được quy định trong DNA. Nghĩa là ta sẽ chết khi 38 tuổi sao? Không hẳn thế. Vì tác giả chính của nghiên cứu này, Benjamin Mayne, viết rằng: “Con người có thể được coi là một ngoại lệ của nghiên cứu này bởi các tiến bộ trong y học và lối sống đã kéo dài tuổi thọ trung bình.”
Tận dụng metyl hoá
Bạn vẫn có thể thắc mắc tại sao lại có sự khác biệt rõ rệt giữa các loài về tuổi thọ tự nhiên và quá trình metyl hoá như thế. Và thậm chí là việc điều khiển quá trình metyl hoá liệu có thể cải thiện tuổi thọ giữa các cá thể của cùng một loài hay không?
Các loài khác nhau có các cơ chế nội bào khác nhau điều chỉnh tốc độ metyl hoá. Những khác biệt này còn xảy ra giữa các con vật trong cùng một loài, bởi vì metyl hoá dựa vào nhiều yếu tố, bao gồm môi trường khác nhau và những căn bệnh tiềm ẩn. Người bệnh ung thư sẽ có mô hình metyl hoá trong DNA khác với người khoẻ mạnh, đơn giản là vì căn bệnh này có liên quan tới sự biến đổi gen.
Lối sống năng động và lành mạnh cũng có thể giúp chặng đường đi được dài hơn. Các nghiên cứu thuật lại rằng người tập thể dục thể thao và ăn nhiều rau củ thường có mức metyl hoá cao hơn giúp chống lại các suy giảm liên quan đến tuổi tác thường thấy. Suy cho cùng, gen không phải là thứ quyết định vận mệnh.
Nhiều loài động vật được biết đến với tuổi thọ cao. Rùa biển có thể sống tới 50 năm hoặc hơn, trong khi đó cá mập Greenland có thể sống hơn 400 năm. Và dẫu cho vài loài có được đặc quyền hiện diện trên hành tinh một thời gian dài, số khác lại không may mắn như vậy. Các loài như cá bống lùn Australia chỉ sống được 8 tuần. Phù du trưởng thành trung bình sống được 24 giờ ngắn ngủi.
Nhưng tổng quan, để tính được tuổi thọ trung bình của các loài khác nhau là một sự thách thức. Đến nay tuổi thọ của nhiều loài vẫn chưa được xác định, do các nhà khoa học chỉ nghiên cứu được các loài ngoài tự nhiên dựa vào mẫu vật họ bắt được. Giờ đây, các nhà khoa học đang tìm kiếm những phương pháp mới để ước tính tuổi thọ, và phương pháp đọc DNA là một cách tiếp cận có sức hút trong những năm gần đây.
Đồng hồ đếm ngược trong DNA chúng ta. Ảnh: cooperr - Shutterstock
Chẳng hạn, trong một bài báo năm 2019 được đăng trên tạp chí Scientific Reports, các nhà nghiên cứu đã dự đoán tuổi thọ của động vật có xương sống, gồm cả bò sát và thú có vú, bằng cách xem xét những đoạn DNA cụ thể. Người ta thu thập thông tin di truyền của 252 sinh vật và chú mục vào các trình tự DNA giải thích được các khác biệt lớn trong tuổi thọ của giới động vật. Với dữ liệu này, họ xây dựng một thuật toán nhằm dự đoán tuổi thọ tối đa của những loài còn sống lẫn tuyệt chủng. Chúng được gán cho cái tên “đồng hồ tuổi thọ” và được sử dụng để tìm ra tuổi thọ trung bình của một số loài sống thọ.
Với những ứng dụng thực tiễn và khả năng vén màn các chi tiết mới về quá khứ, phương pháp đọc DNA là một kỹ thuật hứa hẹn giúp các nhà di truyền học hiểu được loài vật già đi thế nào và cách giúp chúng sống lâu hơn, bao gồm cả con người. Ngoài ra, việc khai thác quá trình metyl hóa có thể giúp chỉ ra khi nào một con vật đang bị ảnh hưởng bởi các yếu tố gây căng thẳng từ môi trường và đang giãy chết trước tuổi thọ tự nhiên của chúng.
Đồng hồ đếm ngược trong DNA chúng ta
DNA là thiết kế sinh học cá biệt hoá mỗi sinh vật sống. Mọi thứ từ chiều cao một người đến những chiếc vảy màu cam biểu tượng của cá hề đều có liên hệ ngược trở lại với chỉ thị của DNA. Khi nói đến việc xác định tuổi thọ, DNA cũng có thể liên quan. Cụ thể hơn, quá trình metyl hóa, một quá trình sinh học nội bào, có thể nắm giữ manh mối về tuổi thọ và quá trình lão hóa ở con người và các loài vật khác.
Trong suốt vòng đời chúng ta, gen cứ bất hoạt và kích hoạt. Điều này là thiết yếu cho sự phát triển và tăng trưởng lành mạnh. Metyl hóa là quá trình quan trọng chi phối biểu hiện gen. Thông qua quá trình metyl hóa, enzim gắn một nhóm metyl vào gen nhằm ngăn chúng phiên mã. Đây đại loại như đặt tạm thời chiếc còng vào gen, đoạn gen vẫn ở đó, nhưng bộ máy tế bào không thể phiên mã và dịch mã chúng thành protein. Vì vậy quá trình metyl hóa đã bất hoạt gen, trong khi khử metyl hóa (loại bỏ cùng một nhóm metyl đó) lại kích hoạt chúng.
Dù các mô hình metyl hóa và cách chúng được điều chỉnh vẫn còn chưa được hiểu rõ, các nghiên cứu đã cho thấy quá trình metyl hóa giảm dần theo độ tuổi, với những người một trăm tuổi trở lên là có ít nhất. Vậy nghĩa là có nhiều metyl hóa hơn là một điều tốt? À vâng, còn tùy nữa. Một số quá trình tế bào thông thường phụ thuộc vào quá trình metyl hóa. Nhưng có thể xảy ra trường hợp việc bất hoạt một gen nhất định sẽ ngăn chúng biểu hiện, và điều này có thể làm giảm nguy cơ mắc một số bệnh nhất định.
Quá trình metyl hoá DNA. Ảnh: labclinics
Đồng hồ tuổi thọ
Ngoài ra, quá trình metyl hóa DNA tại một số điểm nhất định trên bộ gen cũng có thể được dùng như một dấu hiệu nhằm xác định tuổi động vật. Nghiên cứu các loài hoang dã sống lâu hơn nhiều so với con người là một thách thức. Sử dụng kỹ thuật metyl hóa, các nhà nghiên cứu là tác giả của nghiên cứu trên tạp chí Scientific Reports đã biết được rằng cá voi đầu cong có tuổi thọ tự nhiên tối đa là 268 năm. Đây là thông tin khá mới mẻ, vì các phép đo trước đây chỉ xác định tuổi thọ cá voi đầu cong là 211 năm. Các nhà nghiên cứu cũng áp dụng kỹ thuật này để dự đoán tuổi thọ những loài chỉ còn sống trong tưởng tượng của ta ngày nay. Họ đồng thời sử dụng thuật toán ước định tuổi thọ với DNA cổ, tiết lộ voi ma mút lông xoăn (ma mút lãnh nguyên) có thể sống tới 60 năm. Số tuổi này xấp xỉ với loài voi châu Phi vốn vẫn còn sinh sống tại các xa van châu Phi ngày nay.
Con người: Mặc định sống được 38 năm?
Nghiên cứu tương tự cũng xem xét bộ gen của người anh em họ hàng chi người cổ của chúng ta – Neanderthal và Denisova. Người ta nhận thấy các loài thuộc chi người cổ có tuổi thọ tự nhiên là 37.8 năm. Thú vị thay, tuổi thọ của Homo sapien tiền sử, chính là loài chúng ta, là 38 năm. (Suy cho cùng có lẽ chúng ta không khác mấy so với tổ tiên tiền sử của mình).
Nghe có vẻ kỳ lạ khi loài người chỉ có tuổi thọ ngắn như vậy được quy định trong DNA. Nghĩa là ta sẽ chết khi 38 tuổi sao? Không hẳn thế. Vì tác giả chính của nghiên cứu này, Benjamin Mayne, viết rằng: “Con người có thể được coi là một ngoại lệ của nghiên cứu này bởi các tiến bộ trong y học và lối sống đã kéo dài tuổi thọ trung bình.”
Tận dụng metyl hoá
Bạn vẫn có thể thắc mắc tại sao lại có sự khác biệt rõ rệt giữa các loài về tuổi thọ tự nhiên và quá trình metyl hoá như thế. Và thậm chí là việc điều khiển quá trình metyl hoá liệu có thể cải thiện tuổi thọ giữa các cá thể của cùng một loài hay không?
Các loài khác nhau có các cơ chế nội bào khác nhau điều chỉnh tốc độ metyl hoá. Những khác biệt này còn xảy ra giữa các con vật trong cùng một loài, bởi vì metyl hoá dựa vào nhiều yếu tố, bao gồm môi trường khác nhau và những căn bệnh tiềm ẩn. Người bệnh ung thư sẽ có mô hình metyl hoá trong DNA khác với người khoẻ mạnh, đơn giản là vì căn bệnh này có liên quan tới sự biến đổi gen.
Lối sống năng động và lành mạnh cũng có thể giúp chặng đường đi được dài hơn. Các nghiên cứu thuật lại rằng người tập thể dục thể thao và ăn nhiều rau củ thường có mức metyl hoá cao hơn giúp chống lại các suy giảm liên quan đến tuổi tác thường thấy. Suy cho cùng, gen không phải là thứ quyết định vận mệnh.
Dịch bởi Kenhsinhvien.vn
(Theo Discover Magazine)
(Theo Discover Magazine)
