Language
Country/Area
No result found
Tại sao lại có sự khác biệt lớn như vậy trong biểu hiện gen giữa các giới tính? Khám phá bí mật của sự bù trừ liều lượng!
Về mặt sinh học, sự khác biệt về giới tính giữa các loài động vật và thực vật thường được phản ánh qua sự khác biệt đáng kể trong bộ gen và biểu hiện gen của chúng. Để giải quyết những khác biệt trong biểu hiện gen do số lượng nhiễm sắc thể giới tính khác nhau ở các sinh vật, các sinh vật đã tiến hóa một cơ chế bù trừ liều lượng. Hiện tượng này không chỉ giới hạn ở một loài nhất định mà là cơ chế thích nghi với sự mất cân bằng biểu hiện gen giữa các giới tính khác nhau trong nhiều dòng dõi tiến hóa.
Bù trừ liều lượng, quá trình biểu hiện gen được cân bằng giữa các giới tính, có ý nghĩa sinh học sâu sắc.
Ở người và nhiều loài động vật có vú khác, các tế bào cái ngẫu nhiên ngừng phiên mã một trong các nhiễm sắc thể X của chúng, đảm bảo rằng nhiễm sắc thể này được biểu hiện ở cùng mức độ như ở tế bào đực. Trong trường hợp này, cả hai giới đều có số lượng nhiễm sắc thể X hiệu dụng như nhau trong tế bào, một ví dụ quan trọng về sự biểu hiện gen cân bằng.
Các cơ chế bù liều khác nhau
Cơ chế bù liều lượng khác nhau tùy theo loài, nhưng có thể tóm tắt thành ba dạng chính: bất hoạt nhiễm sắc thể X ngẫu nhiên, phiên mã kép của một nhiễm sắc thể X ở nam và giảm biểu hiện của cả hai nhiễm sắc thể X ở những cá thể liên giới tính. Một nửa.
Bất hoạt nhiễm sắc thể X ngẫu nhiênSự bất hoạt ngẫu nhiên của nhiễm sắc thể X đã được quan sát thấy ở các loài động vật có vú như người và chuột. Quá trình này được Murray Barr và Ewert Bertram phát hiện lần đầu tiên vào năm 1949. Họ mô tả một cấu trúc trong tế bào động vật có vú cái được gọi là thể Barr, thực chất là sự ngưng tụ của một nhiễm sắc thể X thừa.
Luật bất hoạt X ngẫu nhiên khiến mỗi tế bào cái chỉ biểu hiện một nhiễm sắc thể X, do đó đảm bảo sự cân bằng trong biểu hiện gen.
Phiên mã kép của một nhiễm sắc thể X
Ở các loài như ruồi giấm (Drosophila melanogaster), con đực có một nhiễm sắc thể X và bù đắp bằng cách tăng gấp ba lần phiên mã của nhiễm sắc thể X đó. Cơ chế này lần đầu tiên được H.J. Muller đề xuất vào năm 1932, và sau đó nhiều nhà khoa học đã xác minh sự tồn tại của hiện tượng này ở ruồi giấm.
Sự biểu hiện của hai nhiễm sắc thể X ở người lưỡng tính bị giảm một nửa
Ở loài giun Caenorhabditis elegans, mức độ biểu hiện gen của hai nhiễm sắc thể X ở động vật lưỡng tính được điều chỉnh để giảm một nửa nhằm đảm bảo tỷ lệ giới tính cân bằng. Trong quá trình này, phức hợp bù liều (DCC) hỗ trợ hoàn tất sự thay đổi này, cho phép biểu hiện của hai nhiễm sắc thể X diễn ra nhất quán trong quá trình phát triển phôi.
Các phương pháp khác dành riêng cho từng loài
Ngoài ba cơ chế chính được đề cập ở trên, một số loài chim, chẳng hạn như gà (hệ thống ZZ/ZW), chỉ chọn lọc làm im lặng một số gen trên nhiễm sắc thể Z dư thừa thay vì toàn bộ tổ hợp gen khi đạt được sự cân bằng biểu hiện gen. Phương pháp bù liều lượng khác nhau này khiến gà trống chỉ biểu hiện một phần gen trên nhiễm sắc thể Z, dẫn đến tình trạng im lặng không hoàn toàn.
Cơ chế bù trừ liều lượng giữa các loài cho thấy cách sinh vật điều chỉnh biểu hiện gen để thích ứng với sự khác biệt giữa các giới tính.
Nhìn chung, cơ chế bù trừ liều lượng minh họa cách các sinh vật tiến hóa để giải quyết những thách thức do sự khác biệt trong biểu hiện gen giữa tinh hoàn và buồng trứng gây ra. Điều này không chỉ cho thấy sự phức tạp của sinh học mà còn phản ánh vai trò quan trọng của chọn lọc tự nhiên trong việc điều hòa gen. Như các nhà nghiên cứu chỉ ra, sự khác biệt trong biểu hiện gen do các cơ chế này gây ra có ý nghĩa sâu sắc đối với sự sống còn và sinh sản của các sinh vật, vì vậy việc hiểu sâu hơn về sự khác biệt trong điều hòa gen giữa các giới tính sẽ ảnh hưởng đến sự hiểu biết của chúng ta về di truyền học và sinh học tiến hóa. Còn nhận thức thì sao? ?
