Trí thông minh của bạch tuộc có thể liên quan đến đột biến gen chưa từng thấy

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Harvard vừa công bố một phát hiện gây sốc: bạch tuộc sở hữu một đột biến RNA đặc biệt chưa từng xuất hiện ở bất kỳ loài động vật nào khác, giúp chúng tổng hợp protein với độ chính xác vượt trội. Điều này có thể là chìa khóa giải mã trí thông minh đáng kinh ngạc của loài vật tám cánh này.

Hình ảnh minh họa bạch tuộc

Đột biến tình cờ phát hiện từ một "lỗi" trong phòng thí nghiệm

Bạch tuộc từ lâu đã khiến giới khoa học kinh ngạc với khả năng mở lọ, giải mê cung, thậm chí sử dụng công cụ. Nhưng điều gì làm nên bộ não đặc biệt của chúng? Nghiên cứu mới đăng trên tạp chí Current Biology số tháng 8 đã tìm ra một manh mối quan trọng.

Khoảng 5 năm trước, Richard Han, khi đó là nghiên cứu sinh tại Trường Y Harvard, đang phân tích RNA ribosome (rRNA) - phân tử tạo khung 3D cho ribosome (nhà máy sản xuất protein của tế bào) - từ mô của bạch tuộc hai chấm California. Ông phát hiện một khoảng trống bất thường trong trình tự rRNA, khiến đoạn RNA vốn thống nhất ở các loài khác bị tách làm đôi.

Ban đầu, cả nhóm nghĩ đó chỉ là lỗi kỹ thuật trong quá trình tách chiết RNA. Tuy nhiên, các thí nghiệm tiếp theo đã bác bỏ giả thuyết này. Khi chèn đoạn đứt tương tự vào ribosome của vi khuẩn E. coli, các tế bào này sản xuất protein với độ chính xác cao gấp đôi bình thường.

Bí ẩn tiến hóa: Đột biến chỉ xuất hiện ở bạch tuộc thông minh

Để xác định thời điểm đột biến xuất hiện, nhóm nghiên cứu so sánh hai nhóm bạch tuộc đã tách dòng hơn 100 triệu năm: nhóm incirrates - sống ở vùng nước nông, sở hữu hệ thần kinh phát triển và thực hiện các hành vi phức tạp, và nhóm cirrates - sống ở biển sâu với hệ thần kinh đơn giản hơn, thích nghi với việc bơi chậm và ăn thụ động.

Kết quả cho thấy đột biến rRNA xuất hiện ở cả 5 loài incirrates được kiểm tra, nhưng không có ở mẫu bạch tuộc dù (một loài cirrates) và mực - loài đã tách khỏi bạch tuộc khoảng 300 triệu năm trước.

"Điều đáng ngạc nhiên là ribosome - thứ được bảo tồn rất cao qua các loài - lại có thể trải qua những thay đổi tiến hóa ảnh hưởng đến chức năng, và thậm chí đóng góp vào những sáng tạo mới", Amy Lee, nhà sinh học tế bào tại Harvard, cho biết.

Mối liên hệ giữa đột biến và trí thông minh

Các nhà khoa học đưa ra giả thuyết rằng đột biến này có thể liên quan đến sự phát triển nhanh chóng của hệ thần kinh ở bạch tuộc nước nông. Khi phải cạnh tranh với kẻ săn mồi và thích nghi với môi trường sống, bộ não phân tán khắp cơ thể của chúng cần mở rộng nhanh chóng.

Một điểm quan trọng: tế bào thần kinh (neuron) có tuổi thọ rất cao, nên chúng đặc biệt nhạy cảm với lỗi gấp protein. Việc duy trì độ chính xác trong tổng hợp protein nhờ đột biến rRNA có thể giúp các neuron hoạt động tốt hơn, ổn định hơn.

Đáng chú ý, bạch tuộc và các loài chân đầu (cephalopod) nổi tiếng với khả năng tự chỉnh sửa RNA của chính mình. Một nghiên cứu năm 2023 cho thấy chúng chỉnh sửa RNA trong não để thích nghi với nước lạnh giá.

Tiềm năng điều trị bệnh thoái hóa thần kinh

Mặc dù chưa có bằng chứng trực tiếp chứng minh đột biến này tạo ra trí thông minh vượt trội, các tác giả tin rằng phát hiện này có thể mở ra hướng điều trị mới cho các bệnh thoái hóa thần kinh như Alzheimer và Parkinson - vốn liên quan đến tình trạng sai lỗi gấp protein trong não.

"Nếu dùng tự nhiên như kim chỉ nam để hiểu cách điều đó xảy ra tự nhiên, thì chúng ta có thể tìm cách đưa vào tế bào người", Amy Lee chia sẻ với Scientific American.

Joshua Rosenthal, nhà sinh học phân tử tại Phòng thí nghiệm Sinh học Biển, nhận định phát hiện này "cực kỳ thú vị", nhưng nhấn mạnh cần thêm nhiều nghiên cứu để xác nhận vai trò thực sự của đột biến rRNA trong việc hình thành bộ não thông minh. "Chúng ta mới chỉ bắt đầu khám phá di truyền học của những sinh vật này", ông nói.

Với những bước tiến trong nghiên cứu gen từ các loài thông minh khác, tương lai của ngành sinh học thần kinh có thể sẽ rẽ sang một hướng mới đầy hứa hẹn - và bạch tuộc, loài vật kỳ lạ của đại dương, đang dẫn đường.