Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh
 

Thủy ngân làm thay đổi quá trình biểu hiện gen

Thứ tư - 04/10/2017 03:46
Bằng nghiên cứu RNA, các nhà khoa học đã mô tả cách thủy ngân đi vào mạng lưới thức ăn và ảnh hưởng ra sao đến các vi tảo tại nơi mà nó hiện diện

Tóm tắt
Thủy ngân gây ra rối loạn thần kinh nghiêm trọng ở những người tiêu thụ cá bị nhiễm hàm lượng thủy ngân cao. Trong khi chúng ta đã biết về tính cực độc của nguyên tố này, nhưng điều gì sẽ xảy ra ở cuối chuỗi thức ăn khi mà vi tảo là cấp độ đầu tiên và là sinh vật hấp thụ thủy ngân đầu tiên? Bằng cách sử dụng các công cụ sinh học phân tử, một nhóm các nhà nghiên cứu đã đo lường cách thức thủy ngân ảnh hưởng đến sự biểu hiện gen ở tảo, ngay cả khi nồng độ thủy nhân trong nước rất thấp.
 
1
Vi tảo lục Chlamydomonas reinhardtii, mô hình để nghiên cứu sinh học phân tử và môi trường.
 
Thủy ngân, vốn ở nồng độ rất thấp trong nước, sau đó được tích tụ dần dọc theo toàn bộ chuỗi thức ăn, từ tảo qua động vật phù du đến cá nhỏ rồi đến cá lớn nhất mà chúng ta ăn hằng ngày. Thủy ngân gây ra rối loạn thần kinh nghiêm trọng và không thể phục hồi ở những người tiêu thụ cá bị nhiễm hàm lượng thủy ngân cao. Trong khi chúng ta đã biết về tính cực độc của nguyên tố này, điều gì sẽ xảy ra ở cuối chuỗi thức ăn khi mà vi tảo là cấp độ đầu tiên và sinh vật hấp thụ thủy ngân đầu tiên? Bằng cách sử dụng các công cụ sinh học phân tử, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Geneva (UNIGE), Thụy Sĩ đã lần đầu tiên giải đáp câu hỏi này. Các nhà khoa học đo đạt cách thức thủy ngân ảnh hưởng quá trình biểu hiện gen ở tảo, ngay cả khi nồng độ thủy ngân trong nước rất thấp, so sánh với các tiêu chuẩn bảo vệ môi trường của châu Âu. Độc giả có thể tìm hiểu thêm về nghiên cứu UNIGE trên Scientific Reports.

Nhóm nghiên cứu UNIGE được dẫn dắt bởi Vera Slaveykova, giáo sư về địa hóa học sinh vật môi trường và độc tố sinh thái ở Khoa F.A. Forel về Khoa học Môi trường và Thủy sinh, Phó Trưởng Bộ môn Khoa học Trái đất và Môi trường, Khoa Khoa học của UNIGE. Các nhà nghiên cứu đã chọn loài vi tảo lục có kích thước từ 6-10 micromet, có tên khoa học là Chlamydomonas reinhardtii. Loại tảo này được chọn không phải vì màu sắc của nó hay vì hai tiêm mao mà nó sử dụng để bơi, mà là vì trong tất cả các loài sinh vật tiêu thụ sơ cấp ở cuối chuỗi thức ăn, bộ gen của loài tảo này đã được giải trình tự đầy đủ. Việc có sẵn thông tin di truyền giúp cho việc so sánh quá trình biểu hiện gen của tảo ở các nồng độ thủy ngân khác nhau và việc xác định các tác động liên quan trở nên khả thi.

Thủy ngân gây cản trở quá trình trao đổi chất ở tảo

Các nhà nghiên cứu có thể phân tích toàn bộ sản phẩm từ quá trình phiên mã của vi tảo - nghĩa là tất cả các phân tử RNA có vai trò kiểm soát quá trình biểu hiện gen của chúng - bằng cách sử dụng các công cụ sinh học phân tử. Giáo sư Slaveykova giải thích rằng "Chúng tôi đã có thể xác định chính xác gen nào biểu hiện vượt mức hoặc, ngược lại, biểu hiện yếu so với bình thường dưới tác động của thủy ngân." Và kết luận của nghiên cứu cũng rất rõ ràng: thuỷ ngân làm gián đoạn quá trình trao đổi chất của tảo, trong đó rất nhiều gen bị bất hoạt dù cho nồng độ thủy ngân thử nghiệm có nằm trong tiêu chuẩn môi trường Châu Âu, hoặc thấp hơn hay cao hơn so với nồng độ thủy ngân thường được tìm thấy trong môi trường.

Dù trông có vẻ bình thường khi nhìn bên ngoài, nhưng tảo vẫn có thể có sự biến đổi nào đó bên trong khi kiểm tra quá trình biểu hiện gen của nó. Các gen điều hòa bị lỗi liên quan đến nhiều quá trình khác nhau, từ việc sản sinh ra các gốc oxy phản ứng dẫn đến cơ chế kháng chất chống oxy hóa đến sự thay đổi tiêm mao và khả năng di động của tế bào. Quá trình quang hợp và vận chuyển các yếu tố thiết yếu như kẽm, sắt hoặc đồng cũng bị ảnh hưởng. Tuy nhiên, khó có thể thiết lập được một danh sách các tác động một cách đầy đủ vì theo như giáo sư Slaveykova: "Trong số 5.493 gen bị lỗi nghiêm trọng bởi methylmercury, chúng tôi chưa biết rõ chức năng của 3.569 gen, mặc dù loại tảo này là loài sinh vật tiêu thụ sơ cấp được nghiên cứu nhiều nhất”. Cùng với thủy ngân vô cơ, methylmercury là một trong hai trạng thái của nguyên tố này được phân tích bởi các nhà nghiên cứu. Nó được hình thành bởi sự biến đổi thủy ngân vô cơ do vi khuẩn gây ra trong môi trường thiếu oxy. Thủy ngân được tích tụ dần trong chuỗi thức ăn và có thể trực tiếp ảnh hưởng đến hệ thần kinh trung ương của các sinh vật tiêu thụ ở phía trên của chuỗi thức ăn.

Sự tích tụ thủy ngân trong cá, cùng với ảnh hưởng của nó đối với sức khoẻ con người, đã trở thành chủ đề của nhiều nghiên cứu kể từ thảm hoạ Minamata, khi mà dân số tại cảng cá Minamata, Nhật Bản bị ảnh hưởng bởi sự ô nhiễm thủy ngân ở quy mô lớn vào giữa thế kỷ XX. Tuy nhiên, nhờ phương pháp tiếp cận ở góc độ phiên mã do các nhà nghiên cứu UNIGE triển khai, bây giờ chúng ta biết thủy ngân xâm nhập vào chuỗi thức ăn như thế nào và ảnh hưởng đến các vi tảo ra sao tại nơi mà nó tồn tại.

Vấn đề sức khoẻ cộng đồng và môi trường

Mặc dù thủy ngân vốn tồn tại sẵn trong môi trường tự nhiên (ví dụ như nó được tạo ra từ các vụ phun trào núi lửa), nhưng nồng độ của nó đang tăng lên liên tục do hoạt động của con người: bằng cách đốt than hoặc giải phóng thủy ngân thông qua các quy trình sản xuất công nghiệp hóa khác nhau. Hiện nay, người ta ước tính rằng hơn một nửa lượng thủy ngân trong không khí có liên quan đến hoạt động của con người, và tỷ lệ này gần 2/3 trong môi trường nước. Và đây là một vấn đề toàn cầu vì hàm lượng thủy ngân cao đã được phát hiện trong máu của gấu Bắc cực, loại động vật sống cách xa mọi nguồn ô nhiễm. Do đó, điều quan trọng là chúng ta phải hiểu nguyên lý chủ yếu, bao gồm ở cả khía cạnh môi trường và sức khoẻ cộng đồng.

Nguồn:https://www.sciencedaily.com/releases/2017/08/170815095030.htm

Tác giả bài viết: Mai Thu Thảo - CNSH Thủy sản

Tổng số điểm của bài viết là: 0 trong 0 đánh giá

Click để đánh giá bài viết

Những tin mới hơn

Những tin cũ hơn

Dịch Vụ - Chuyển Giao
Bạn đã không sử dụng Site, Bấm vào đây để duy trì trạng thái đăng nhập. Thời gian chờ: 60 giây