tảo và sự không đồng đều về nhu cầu vitamin

Chia sẻ: Nguyen Phuonganh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:17

Thêm vào BST

Báo xấu

111
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nhu cầu về vitamin B12 thay đổi giữa các loài tảo theo một cách thức có vẻ như không thể giải thích được. Một nghiên cứu khai thác dữ liệu gen đã cung cấp thông tin và bằng chứng về sự cộng sinh của tảo với vi khuẩn. Động vật đòi hỏi vitamin B12 trong khẩu phần ăn hằng ngày của chúng nhưng thực vật thì không.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: tảo và sự không đồng đều về nhu cầu vitamin

tảo và sự không đồng đều về nhu cầu vitamin Nhu cầu về vitamin B12 thay đổi giữa các loài tảo theo một cách thức có vẻ như không thể giải thích được. Một nghiên cứu khai thác dữ liệu
gen đã cung cấp thông tin và bằng chứng về sự cộng sinh của tảo với vi khuẩn. Động vật đòi hỏi vitamin B12 trong khẩu phần ăn hằng ngày của chúng nhưng thực vật thì không. Trong khi đó, nhu cầu của tảo về vitamin B12 thể hiện một bức tranh phức tạp. Nhiều loài tảo cần nguồn cung cấp vitamin B12 (như động vật), nhưng một vài loài thì không (như thực vật), và không có một phương thức tiến hoá chung nào cho những nhu cầu này.
Thậm chí phương pháp phân lập khác nhau cũng có thể dẫn đến nhu cầu khác nhau của cùng một loài. Ở trang 90 của tờ Nature số 438 (3 November 2005), Croft và cộng sự cung cấp một sự giải thích cho các mảnh ghép rối rắm về nhu cầu vitamin B12 của tảo. Và họ đã đi đến một bước xa hơn. Đối với các loài tảo cần nguồn vitamin B12 ở bên ngoài, họ cung cấp những bằng chứng thuyết phục về sự cộng sinh giữa tảo
và vi khuẩn, mà trong đó các dịch rỉ (dịch tiết) giàu cacbon của tảo được trao đổi với vitamin được tổng hợp từ vi khuẩn. Đối với các loài tảo không cần nguồn cung cấp vitamin B12, họ tìm thấy một co-factor hiệu quả cho một enzyme trong con đường tổng hợp amino acid methionie. Khoảng hơn 100 năm trước đây, khi các loài tảo lần đầu tiên được nuôi cấy thành công, chúng thường được nuôi cấy trên môi trường vốn dành
cho thực vật tức là thiếu các loại vitamin. Nhưng một vài loài tảo không thể phát triển theo cách này, và nước chiết đất (dịch đất) đã được thêm vào môi trường đối với những sinh vật không thể mọc trong môi trường nói trên. Ngoài các chất dinh dưỡng khác, đất còn cung cấp các nguồn vitamin không nhận thấy được, từ đó người ta có thể nuôi cấy được hầu hết các loài tảo. Vào năm 1948, dịch chiết gan đã cải thiện sự phát triển của Euglena và chứng minh
sự cần thiết của vitamin B12 đối với tảo một năm sau đó. Một thời gian ngắn sau,Euglena và Poterioochro monas trở thành sinh vật chỉ thị sinh học quan trọng để phát hiện sự thiếu vitamin B12 ở máu và nước tiểu của người. Khoảng năm 1980, nhu cầu vitamin B12 được nhận thấy ở khoảng 400 dòng tảo, nhưng sau đó những nghiên cứu về chủ đề này cũng dừng lại. Croft và đồng sự đã nối tiếp
việc nghiên cứu đề tài này, họ bắt đầu khảo sát lại nhu cầu vitamin B12 của một vài dòng tảo. Kết quả của họ đã được thể hiện ở các báo cáo trước. Bối rối bởi sự thiếu một phương cách tiến hoá chung về nhu cầu vitamin B12 giữa các loài tảo, họ tìm kiếm các gen mã hoá cho các enzyme phụ thuộc vitamin B12 trong bộ gen của lục tảo Chlamydomonas, hồng tảo Cyanidioschizon và khuê tảo Thalassiosira.
Họ phát hiện rằng Chlamydomonas và Cyan idioschizon đều có một gene mã hoá cho enzym tổng hợp methionine phụ thuộc vitamin B12 (vitamin-B12-dependent methionine synthase gene - metH) và một gen mã hoá cho enzym tổng hợp methionine không phụ thuộc vitamin B12 (vitamin-B12-independent methionine synthase gene - metE). Cả hai sinh vật này có thể phát triển mà không cần nguồn vitamin bên ngoài. Xa hơn, Croft và cộng sự trình
bày rằng Chlamydomonas ưu tiên sử dụng gene metH khi nguồn vitamin B12 sẵn có, nhưng sẽ sử sụng gen metE khi vắng mặt vitamin B12. Trái lại họ chỉ tìm thấy gen metH ở bộ gene Thalassiosira, một loại tảo có nhu cầu hoàn toàn với vitamin này. Có thể đoán rằng các tổ tiên của loài tảo có cả hai gene này và sau đó nhưng sau đó theo tiến trình tiến hóa, các gene metE và metH có thể bị
mất đi theo các cách thức không phụ thuộc lẫn nhau. Đáng chú ý là ở thế hệ con cháu, hai gene này vẫn tiếp tục có những “mọc" ra từ tổ tiên và cũng hòan tòan không liên hệ với nhau, điều này giải thích tại sao chúng ta không tìm thấy những dòng giống một loại gene này hay gene khác (như chúng ta thấy ở thực vật và động vật). Sự mất mát gene rải rác tạo nên trạng thái lộn xộn về mặt tiến hóa ở mức độ loài hay thậm chí là mức độ dòng.
Croft và cộng sự cũng cung cấp bằng chứng về sự điều hòa tăng quá trình tổng hợp vitamin B12 của vi khuẩn Halomonas khi có mặt dịch rỉ của tảo. Nhiều loại tảo là thành viên của một nhóm phân loại lỏng lẻo là sinh vật nguyên sinh (protists). Chúng thường có dạng đơn bào và bao gồm các sinh vật như Amoeba (Amip) và Paramaecium (trùng đế giày). Hiện tượng nội cộng sinh, trong đó một sinh vật
(như vi khuẩn) trú ngụ bên trong một sinh vật khác, làm lợi cho nhau, đã được nghiên cứu kỹ lưỡng ở sinh vật nguyên sinh (protists), đặc biệt là để xem xét nguồn gốc của lục lạp và ty thể. Nhưng sự ngoại cộng sinh - theo nghĩa đen là có nhiều mối quan hệ bề mặt hơn - liên quan đến vi khuẩn và tảo thì nhận được rất ít sự chú ý. Các nghiên cứu trước đây quả thực thể hiện rằng Thalassiosira và một số
khuê tảo (tất cả đều cần vitamin B12) có thể phát triển không cần bổ sung vitamin khi dịch vi khuẩn được thêm vào môi trường nuôi cấy khuê tảo. Các nghiên cứu này cũng đã gợi ý về sự tồn tại mối quan hệ cộng sinh. Nhưng không giống Croft và cộng sự, các tác giả của nghiên cứu này không nhận thấy sự liên quan của vi khuẩn hay những gene (hay enzyme) đặc biệt, và họ cũng không giải thích được sự điều hòa tăng lên một gene của vi khuẩn trong sự đáp ứng
một tín hiệu hoá học từ tảo. Phương pháp của Croft và cộng sự có thể được chấp thuận rộng rãi hơn, bởi vì sinh vật nguyên sinh (protists) có các chu trình sinh hoá cơ bản đa dạng và trãi rộng hơn nhiều so với động vật và thực vật. Chúng ta có thể hy vọng rằng các chu trình enzyme mà nó tạo ra các amino acid khác, đường, lipid .v.v... - các chất từ lâu đã được biết là rất đa dạng ở sinh vật nguyên sinh, và thể hiện mô hình tiến hoá
khảm tương tự - sẽ được khảo sát tương tự bằng cách dùng các dữ liệu gene sẵn có hiện nay. Có lẽ nhóm vi khuẩn cộng sinh tạo ra vitamin B12 phụ trội sẽ được xác định cũng như người ta sẽ tìm cách xác định thêm một số vitamin khác cũng được tạo ra bởi vi khuẩn cộng sinh. Nhưng nguồn vitamin không bắt nguồn từ vi khuẩn cộng sinh có thể có vai trò tương đượng, thậm chí là quan trọng hơn. Ví dụ, nồng độ vitamin
B12 ở biển thay đổi theo mùa, và có một bằng chứng gián tiếp mạnh mẽ là vitamin này được tạo ra ở các tầng nước sâu nơi mà bóng tối khiến cho mối quan hệ cộng sinh giữa tảo và vi khuẩn không thể tồn tại. Rõ ràng, công trình của Croft và cộng sự chưa trả lời được tất cả các câu hỏi. Nhưng đó là một tiến bộ lớn trong sự hiểu biết của chúng ta về lý do tại sao nhu cầu của vitamin B12 không đồng đều giữa các
loài tảo, và nó cũng gợi ý nhiều cơ hội nghiên cứu hấp dẫn.