Giải mã khả năng siêu nhiên của bọ gấu nước

Trong vài năm qua, bọ gấu nước nhận được sự quan tâm đặc biệt từ cộng đồng khoa học, vì chúng là những sinh vật bí ẩn nhất hành tinh chúng ta. Dù kích thước quá nhỏ, không thể quan sát được bằng mắt thường, không có nghĩa chúng mong manh và yếu ớt. Những sinh vật siêu nhỏ này nổi tiếng với năng lực bơi lội trong nước sôi, bị đóng băng nhiều năm nhưng vẫn hồi sinh, và thậm chí điều kiện khắc nghiệt của không gian ngoài trái đất vẫn không làm khó được chúng.

Bọ gấu nước xứng danh với biệt hiệu “động vật siêu nhiên”, có thể sống ở bất cứ nơi nào, từ đáy biển sâu 5.500 m đến đỉnh núi Himalaya hùng vĩ vốn được xem là nóc nhà của thế giới. Chúng có thể chịu đựng nhiệt độ lên đến 1500C, hoặc xuống gần đến độ âm tuyệt đối nhưng vẫn sống sót. Thậm chí chúng còn được phát hiện bên ngoài trạm không gian quốc tế, nơi có thể giết chết con người trong vòng vài phút. Ở độ cao cách mặt đất 400 km, bọ gấu nước vẫn cảm thấy thoải mái như ở nhà, và quyết tâm cắm cọc định cư, giao phối, đẻ con.

Trên hết, chúng có thể sống sót trong điều kiện toàn bộ tế bào cạn nước, trong khi mọi tế bào sống đều chứa đa số là nước. Để tìm hiểu nguyên nhân đằng sau năng lực ấn tượng này của bọ gấu nước, một đội ngũ các nhà nghiên cứu quyết định phân tích gien di truyền của bọ gấu nước.

Theo báo cáo đăng trên chuyên san Molecular Cell, trưởng nhóm Thomas Boothby của Đại học Bắc Carolina (Mỹ) cho hay loài sinh vật trên sở hữu những gien vô cùng đặc biệt, loại mã hóa các protein cụ thể, giúp chúng có thể tồn tại trong trường hợp cơ thể bị rút sạch nước. “Loài bọ gấu nước đã tiến hóa được những loại gien độc nhất vô nhị cho phép chúng có cơ thể gần như là kim cương bất hoại”, theo tiến sĩ Boothby. Bên cạnh đó, các protein trên có thể được sử dụng để bảo vệ những vật liệu sinh học khác như vi khuẩn, men và những enzyme cụ thể, khỏi tình trạng bị khô nước. Thế là họ quyết định đặt tên cho các protein mới phát hiện là TDP, trong đó chữ “T” là tên tiếng Anh của bọ gấu nước, nhằm tri ân loài sinh vật bề dài chỉ cỡ 1 mm này.

TDP là protein gói gọn các phân tử bên trong tế bào của bọ gấu nước bằng cấu trúc chắc chắn như thủy tinh, cho phép chúng vẫn sống được dù bị mất nước. “Chúng tôi cho rằng hỗn hợp thủy tinh này đóng vai trò khóa chặt các protein nhạy cảm với tình trạng khô hạn và những phân tử sinh học khác, giữ chúng đúng vị trí vốn có, từ đó ngăn chặn chúng bị lộ ra ngoài và dẫn đến kết cục bị phá hủy hoặc kết dính lại với nhau”, theo trang tin New Scientist dẫn lời tiến sĩ Boothby. Khi các chuyên gia bổ sung TDP vào chuỗi gien của men, vi khuẩn, những sinh vật trong điều kiện nghiên cứu cũng được trang bị năng lực chống khô hạn như bọ gấu nước.

Dựa trên kết quả thu được, nhóm chuyên gia Mỹ đã vẽ ra những khía cạnh ứng dụng trong thực tiễn với TDP. Chẳng hạn, tiến sĩ Boothby cho hay nhiều loại thuốc và vắc xin dựa trên protein khá bất ổn và cần phải được giữ lạnh. Do vậy, TDP có thể giúp làm ổn định chúng, cho phép hoạt động lưu trữ và vận chuyển khắp thế giới một cách dễ dàng hơn ở nhiệt độ thường. Một khía cạnh ứng dụng khác biến các giống cây lương thực có thể chịu đựng được hạn hán, hoặc thậm chí cho phép con người sống trên sao Hỏa, nơi nguồn nước khan hiếm.