Những khác biệt ở tế bào gốc trong tủy sống giúp lý giải khả năng tái tạo bộ phận cơ thể của loài động vật lưỡng cư này.
Kỳ giông và thằn lằn đều có thể mọc lại đuôi, nhưng không đạt được độ hoàn chỉnh như nhau.
Trong khi đuôi kỳ giông mọc lại gần như giống đuôi gốc, cả xương và mọi thứ, đuôi thay thế của thằn lằn lại toàn sụn và thiếu các tế bào thần kinh. Theo báo cáo của các nhà nghiên cứu trên Proceedings of the National Academy of Sciences hôm 13/8, sự tương phản này là do sự khác biệt giữa các tế bào gốc ở tủy sống của hai loài.
Khi một con kỳ giông mất đuôi, các tế bào gốc thần kinh trong tủy sống của nó có thể phát triển thành bất kì dạng tế bào hệ thần kinh nào, gồm cả các tế bào thần kinh hay nơ-ron.
Nhưng đồng tác giả nghiên cứu Thomas Lozito, một nhà sinh vật học đến từ Đại học Pittsburgh cho biết, thông qua quá trình tiến hóa, tế bào gốc thần kinh của thằn lằn “đã mất khả năng này”. Trong khi có thể mọc lại sụn và da, thằn lằn không thể tái tạo các tế bào thần kinh.
Lozito và các đồng nghiệp đã nghiên cứu các tế bào gốc thần kinh từ kỳ giông axolotl (tên khoa học là Ambystoma mexicanum) và hai loài thằn lằn – thằn lằn xanh (tên khoa học là Anolis carolinensis) và thạch sùng vảy nhẵn (tên khoa học là Lepidodactylus lugubris).
Đội nghiên cứu cũng muốn biết liệu có phải tế bào gốc của thằn lằn không có khả năng phát triển thành tế bào thần kinh hoặc liệu có liên quan gì đến môi trường của đuôi thằn lằn ngăn cản chúng mọc lại hay không. Nên các nhà nghiên cứu đã cấy tế bào gốc thần kinh của kỳ giông vào năm gốc đuôi của tắc kè. Một số tế bào đã trở thành tế bào thần kinh trong chiếc đuôi mọc lại, cho thấy vấn đề nằm ở tế bào gốc của thằn lằn.
Phát hiện cho thấy các nhà khoa học sẽ chỉ phải thay tế bào gốc của thằn lằn thay vì các bộ phận khác của đuôi để chúng lại có một chiếc đuôi hoàn chỉnh hơn.
Mặt cắt ngang đuôi gốc của thằn lằn và kỳ giông (bên trái) cho thấy sụn (màu xanh lá) và các tế bào thần kinh (màu đỏ). Trong ảnh đuôi tái tạo (bên phải), đuôi thằn lằn cấu thành chủ yếu từ sụn, trong khi đuôi kỳ giông cũng phát triển các tế bào thân kinh mới. (Ảnh từ T.P. Lozito).
Thằn lằn mất khả năng tái tạo tế bào thần kinh như thế nào trong khi kỳ giông thì không vẫn là một bí ẩn. Các nhà khoa học biết rằng vị trí của các loài trên cây tiến hóa có liên quan tới khả năng mọc lại các bộ phận cơ thể của sinh vật.
Nhà sinh vật học phát triển Katharina Lust đển từ Viện Nghiên cứu Bệnh lý Phân tử tại Vienna, người không tham gia nghiên cứu, cho biết: “Các loài càng phức tạp càng ít có khả năng tái tạo bộ phận cơ thể”. Động vật bò sát như thằn lằn là những sinh vật phức tạp hơn động vật lưỡng cư như kỳ giông.
Các nhà nghiên cứu dự định sẽ sử dụng công nghệ chỉnh sửa gene CRISPR/Cas9 để xem liệu các tế bào gốc thần kinh của thằn lằn có thể biến đổi để tái tạo một chiếc đuôi hoàn hảo không. Cuối cùng, đội nghiên cứu hi vọng sẽ có một ngày khiến các tế bào gốc ở động vật có vú tái tạo được các bộ phận cơ thể.
Lozito cho biết: “Mục tiêu của tôi là tạo ra con chuột đầu tiên có thể tái tạo đuôi của mình. Chúng tôi đang dùng thằn lằn làm một bước đệm”.