Các nhà khoa học phát hiện rắn và rùa sống thọ nhờ 'bảo vật trời ban'

Con rùa khổng lồ Jonathan Seychelles gần đây đã tròn 190 tuổi, tuyên bố danh hiệu "Động vật sống lâu đời nhất trên cạn" phá kỷ lục của Tu'i Malila, một con rùa đã chết vào năm 1965. Tuy nhiên, cả hai thực tế đều là “nhi đồng” so với Adwaita, một con rùa khổng lồ Aldabra. Dựa trên các báo cáo vào năm 2006 chưa được công nhận đầy đủ, Adwaita được sinh ra vào đỉnh điểm của Kỷ băng hà nhỏ và qua đời ở tuổi 255 sau khi một vết nứt trên vỏ dẫn đến nhiễm trùng.

Rùa không phải là loài động vật máu lạnh duy nhất được trời phú cho tuổi thọ dài kỳ lạ. Loài tuatara, một loài bò sát giống thằn lằn với một hàng gai chạy dọc sống lưng, có thể sống tốt trên một thế kỷ và kỳ nhông hang mù, một loài lưỡng cư có làn da gần như trong mờ và thị lực rất kém, có thể sống qua 70 tuổi.

David Miller, giáo sư sinh thái quần thể động vật hoang dã tại Penn State cho biết: “Có bằng chứng cho thấy một số loài bò sát và lưỡng cư lão hóa chậm và có tuổi thọ cao, nhưng cho đến nay chưa ai thực sự nghiên cứu điều này trên quy mô lớn đối với nhiều loài trong tự nhiên. Nếu chúng ta có thể hiểu điều gì khiến một số loài động vật lão hóa chậm hơn, thì chúng ta có thể hiểu rõ hơn về sự lão hóa ở người và chúng ta cũng có thể phổ biến các chiến lược bảo tồn cho các loài bò sát và lưỡng cư, nhiều loài trong số đó đang bị đe dọa hoặc có nguy cơ tuyệt chủng”.

Để xác định yếu tố nào ảnh hưởng đến tốc độ lão hóa, Miller và một nhóm quốc tế gồm 113 nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu toàn diện nhất về lão hóa và tuổi thọ với dữ liệu được thu thập từ 77 loài bò sát và lưỡng cư hoang dã trong hơn 60 năm. Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng những động vật lão hóa chậm nhất có những đặc điểm bảo vệ chúng khỏi những kẻ săn mồi. Thật đáng ngạc nhiên, động vật có mai cứng (tức là rùa và ba ba) hầu như không già đi, thách thức quan điểm cho rằng quá trình lão hóa là không thể tránh khỏi về mặt tiến hóa.

Máu lạnh so với máu nóng

Miller và nhóm của ông đã thử nghiệm một cách giải thích phổ biến cho tốc độ lão hóa được gọi là giả thuyết điều hòa nhiệt độ mà nó cho rằng động vật có tốc độ trao đổi chất nhanh hơn sẽ già đi nhanh hơn. Theo giả thuyết này, động vật máu nóng (đẳng nhiệt) già đi nhanh hơn do quá trình trao đổi chất cao, chúng dựa vào đó để tạo ra nhiệt. Mặt khác, động vật máu lạnh (biến nhiệt) hấp thụ nhiệt từ môi trường của chúng (ví dụ như tắm nắng), điều đó có nghĩa là quá trình trao đổi chất của chúng thường thấp hơn và do đó chúng già đi chậm hơn.

Miller cho biết: “Ví dụ, mọi người có xu hướng nghĩ rằng chuột già đi nhanh chóng vì chúng có quá trình trao đổi chất cao, trong khi rùa già đi chậm vì chúng có quá trình trao đổi chất thấp.

Tuy nhiên, phát hiện của nhóm tiết lộ rằng tỷ lệ lão hóa ở động vật máu lạnh đa dạng hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây. Một mặt, một số loài động vật máu lạnh (bao gồm hầu hết các loài rùa, một số ít ếch, kỳ nhông và một loài cá sấu) dường như không già đi chút nào. Nói cách khác, khả năng tử vong không tăng lên khi động vật già đi, đây là đặc điểm chỉ có ở một loài động vật máu nóng là chuột chũi.

Mặt khác, hàng chục loài máu lạnh già đi nhanh gấp 4 lần so với linh dương Impala, một trong những loài động vật máu nóng già đi nhanh nhất. Điều này gợi ý rằng sự khác biệt về tốc độ lão hóa giữa các loài không chỉ dựa trên trao đổi chất hay còn gọi là sự điều hòa nhiệt độ cơ thể.

Sức mạnh của loài rùa!

Để làm sáng tỏ bí ẩn này, các nhà nghiên cứu đã khám phá giả thuyết kiểu hình bảo vệ, một giả thuyết ít được biết đến hơn cho rằng động vật có đặc điểm bảo vệ - chẳng hạn như có vỏ hoặc nọc độc - có tốc độ lão hóa chậm hơn.

Beth Reinke, tác giả đầu tiên của nghiên cứu và chuyên gia về sinh học tiến hóa giải thích: “Các cơ chế bảo vệ khác nhau này có thể làm giảm tỷ lệ tử vong của động vật vì chúng không bị các động vật khác ăn thịt. Do đó, chúng có nhiều khả năng sống lâu hơn và điều đó giúp chúng an nhiên lão hóa chậm hơn”.

Các nhà nghiên cứu đã xem xét hai loại bảo vệ: vật lý (áo giáp và vỏ sò) và hóa học (nọc độc và chất độc trên da). Chỉ so sánh các loài động vật máu lạnh, các loài có lớp bảo vệ vật lý già đi chậm hơn năm lần so với các loài không có hình thức bảo vệ nào còn các loài có lớp bảo vệ hóa chất có tốc độ lão hóa chậm gấp đôi.

Phát hiện này khó có thể dẫn đến việc kem chống lão hóa khiến bạn mọc mai như rùa. Tuy nhiên, nó vẽ nên một bức chân dung toàn diện hơn về sự lão hóa ở các loài động vật, có thể giúp các nhà khoa học xác định các đặc điểm liên quan đến sự lão hóa của con người.

Các nhà khoa học hiện giờ còn không biết chính xác giới hạn trên về tuổi thọ của nhiều loài rùa, đơn giản là vì cá nhân người nghiên cứu không sống đủ lâu để tự tìm hiểu điểu đó.

Theo trợ lý giáo sư sinh lý học Lori Neuman-Lee tại Đại học bang Arkansas của Mỹ, câu trả lời cho việc rùa sống lâu nằm ở cơ chế sinh học của chúng.

Trình tự telomere, hay các chuỗi ADN không mã hóa bao bọc đầu mút của nhiễm sắc thể, có vai trò quan trọng trong tuổi thọ của sinh vật. Những cấu trúc này giúp bảo vệ các nhiễm sắc thể khi tế bào phân chia. Theo thời gian, telomere ngắn lại hoặc thoái hóa, khiến chúng mất dần khả năng bảo vệ nhiễm sắc thể của mình, dẫn đến những sai sót với quá trình sao chép ADN. Kết quả là gây ra các vấn đề như khối u và chết tế bào.

Rùa có tỷ lệ thu ngắn telomere thấp hơn so với hầu hết các loài động vật khác. Điều đó có nghĩa là chúng có khả năng chống lại những tổn thương có thể phát sinh từ lỗi sao chép ADN tốt hơn.

Trong một nghiên cứu xuất bản trên tạp chí bioRxiv, các nhà khoa học nhận thấy rùa khổng lồ, bao gồm cả phân loài Seychelles của Jonathan, có khả năng tự bảo vệ mình khỏi những tác động lâu dài của tổn thương tế bào. Chúng làm điều đó bằng cách nhanh chóng giết chết các tế bào bị hư hỏng, thông qua một quá trình được gọi là apoptosis hay lập trình chết tế bào.

Mỗi lần thực hiện quá trình sẽ gây ra ứng kích oxy hóa hay mất cân bằng oxy hóa, một loại căng thẳng tự nhiên xảy ra trong tế bào sống. Do đó, các tế bào của rùa nhanh chóng trải qua sự chết rụng.