Gen cá hồi giúp nó tìm đường về nhà

Trong một nghiên cứu được công bố vào ngày 26 tháng 4 năm 2017 tại Biology Letters, các nhà nghiên cứu đã xác định các gen cho phép cá thực hiện hành trình phi thường với sự trợ giúp từ từ trường của Trái Đất.

Được tạo ra bởi dòng chảy của kim loại nóng chảy trong lõi, từ trường của trái đất chỉ từ khoảng 25 microteslas(µT - đơn vị chỉ cường độ từ trường) gần đường xích đạo đến 65 microteslas về phía các cực - nó trở yếu hơn một trăm lần so với nam châm lạnh.

Các loài động vật khác nhau có thể phát hiện từ trường yếu và sử dụng chúng để điều hướng. Việc “thu nhận từ trường” được biết đến lần đầu tiên ở loài chim vào những năm 1960 sau đó là loài ong, kỳ nhông và rùa biển.

Để nghiên cứu cơ sở di truyền học, nhà khoa học Bob Fitak của Đại học Duke và giáo sư sinh vật học Sönke Johnsen và các đồng nghiệp đã khảo sát những thay đổi trong biểu hiện gen diễn ra trên toàn bộ bộ gen của loài cá hồi Vân(rainbow trout) khi cảm giác từ tính của động vật bị gián đoạn.

Trong một bể cá dưới tầng hầm ở đại học Duke, họ ngẫu lấy một con cá từ bể chứa vào một thùng chứa nhỏ, và đặt thùng chứa bên trong một cuộn dây. Cuộn dây được nối với một tụ điện, để tạo ra một xung điện từ tách rời trong cuộn dây,  yếu hơn 10 lần so với từ trường tạo ra bởi một máy MRI trong bệnh viện.

Tiếp theo, các nhà nghiên cứu đã sắp xếp tất cả các gen đọc ra, hoặc bản dịch mã của RNA, có trong não của 10 con cá được nghiên cứu và 10 điều khiển để kiểm tra xem gen nào đã được bật và tắt để phản ứng với xung từ.Việc phá vỡ la bàn bên trong của con cá với xung điện từ đã kích hoạt thay đổi 181 trong tổng số 40.000 gen họ kiểm tra.

Não của cá được xử lý cho thấy sự tăng lên của biểu hiện gen ảnh hưởng bởi ferritin (một protein giữ và vận chuyển sắt trong tế bào). Các nghiên cứu cũng cho thấy những thay đổi trong gen liên quan đến sự phát triển của dây thần kinh thị giác.
"Kết quả cho thấy sự phát hiện hệ thống dựa trên sắt có thể được kết nối hoặc ở bên trong mắt", Johnsen nói.

Các phát hiện này phù hợp với ý tưởng đầu tiên được đề xuất gần 40 năm trước, rằng động vật có các hạt từ tính nhỏ của một hợp chất có chứa sắt gọi là magnetite trong cơ thể của chúng. Các hạt magnetite được cho là hoạt động như kim la bàn siêu nhỏ, truyền thông tin tới hệ thần kinh bằng cách căng thẳng hoặc xoắn các thụ thể trong tế bào khi chúng cố gắng liên kết với từ trường của Trái Đất.

"Bạn có thể nghĩ chúng như những nam châm nhỏ mà các tế bào của cơ thể có thể cảm nhận được", Fitak nói.