Chuột chũi có thể sống hơn 18 phút không cần ô-xi

Từ Thư viện Khoa học VLOS
Bước tới: chuyển hướng, tìm kiếm
Chia sẻ lên facebook Chia sẻ lên twitter Chia sẻ lên google-plus In trang này

Chuột chũi Đông Phi (Heterocephalus glaber) là những siêu anh hùng trong phòng thí nghiệm. Chúng có ít biểu hiện lão hóa, chịu đau tốt, và hầu như không bao giờ bị ung thư. Mới đây, các nhà khoa học còn phát hiện một sức mạnh siêu phàm khác ở chuột chũi: Chúng có thể sống sót hơn 18 phút mà không cần ô-xi.

Chuột chũi Đông Phi sống thành từng bầy khoảng 300 cá thể trong các hang dưới lòng đất, nơi khan hiếm ô-xi.

Chúng làm được điều đó bằng cách chuyển cơ thể từ tình trạng sử dụng năng lượng này sang năng lượng khác và chiến lược đó đang gợi ý những phương pháp mới chống lại các cơn đột quỵ và nhồi máu cơ tim ở người.

Chuột chũi có khả năng chịu được không khí có mức CO2 cao hoặc ô-xi thấp. Động vật có vú không lông này sống thành từng bầy khoảng 300 cá thể trong các hang dưới lòng đất, nơi khan hiếm ô-xi.

Để tìm hiểu xem chuột chũi có thể chịu được mức ô-xi ít đến mức nào, Thomas Park, nhà thần kinh học tại Đại học Illinois, Chicago, và Gary Lewin, nhà sinh lý học tại Trung tâm Max Delbrück, Berlin, đã đưa chúng và những con chuột thường vào trong một buồng không có ô-xi. Chuột thường chết trong chưa đầy một phút, còn chuột chũi thì không. Nhịp tim của chúng chậm lại từ 200 xuống còn 50 nhịp/phút, và chúng nhanh chóng mất tỉnh táo. Nhưng sau 18 phút ở trong buồng không có ô-xi, chúng hoàn toàn phục hồi khi tiếp xúc với không khí bình thường, hai nhà nghiên cứu viết trên Science.

Bí quyết ở đây có thể liên quan đến cách chuột chũi chuyển hóa đường. Con người và những động vật có vú khác phân giải đường glucose để tạo ra năng lượng nhờ một quá trình nhiều bước gọi là thủy phân glucose. Quá trình đó đòi hỏi ô-xi; không có ô-xi, các sản phẩm phụ như lactate, sẽ tích tụ lại, ức chế các bước đầu của quá trình thủy phân glucose, và việc sản xuất năng lượng sẽ ngừng lại. Năng lượng dự trữ sẽ nhanh chóng bị cạn kiệt, đặc biệt là trong não, và các tế bào bắt đầu chết.

Trong khi tìm kiếm những thay đổi về mặt hóa học ở những con chuột chũi bị thiếu ô-xi, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra hai loại đường trong máu là fructose và sucrose (một phân tử bao gồm fructose và glucose) có mức cao hơn. Và so sánh với các động vật có vú khác, những con chuột chũi này cũng có mức GLUT5 – loại protein vận chuyển fructose đến các tế bào - và mức của một loại enzyme chuyển đổi fructose thành dạng có thể tham gia vào quá trình thủy phân glucose cao hơn. “Hai yếu tố này cho phép chuột chũi dùng fructose làm nhiên liệu thay vì glucose khi không có ô-xi”, theo Lewin.

Bởi vì fructose tham gia vào quá trình thủy phân glucose ở giai đoạn sau, nên việc sản xuất năng lượng vẫn có thể tiếp tục khi không có ô-xi và các bước đầu tiên của quá trình thủy phân glucose bị dừng lại. Theo Grant McClelland, nhà sinh lí học ứng dụng so sánh tại Đại học McMaster, Hamilton, Canada, thì ngay cả cá hoặc rùa có thể sống sót trong thời gian dài mà không cần ô-xi cũng không biến đổi được quá trình thủy phân glucose theo cách đó. Ông nói: “Đây là một ví dụ tuyệt vời về việc quá trình tiến hóa tìm ra giải pháp cho những thách thức về môi trường như vậy hay những thách thức tương tự.”

Tuy nhiên, việc chuyển sang sử dụng fructose quan trọng cho sự sống còn của chuột chũi như thế nào vẫn chưa rõ ràng, Göran Erik Nilsson, nhà sinh lí học so sánh tại Đại học Oslo lưu ý. Những cơ chế khác như cơ chế làm chậm quá trình trao đổi chất hay cơ chế hạ nhiệt độ cơ thể xuống thấp đến bất thường (30 độ C) ở chuột chũi cũng có vai trò nhất định.

Việc hiểu rõ hơn về sự chuyển đổi năng lượng ở chuột chũi sẽ mở ra khả năng áp dụng chiến thuật này ở người. Ví dụ như trong trường hợp đột quỵ hay đau tim, dòng ô-xi lên não bị gián đoạn và các tế bào não bắt đầu chết trong vòng vài phút. “Nếu khơi thông được con đường fructose, chúng ta có thể kéo dài đáng kể khoảng thời gian đó”, Thomas Park nói.

Nguồn

  • Tạp chí Tia sáng, Nhàn Vũ dịch
  • Bản gốc: sciencemag