Côn trùng có nguồn gốc từ hơn 479 triệu năm trước và chiếm hơn 50% tổng số động vật sống được mô tả trên Trái đất. Dòng dõi cổ xưa này thể hiện sự đa dạng đáng chú ý liên quan, nhưng không giới hạn, sự phát triển, hành vi, tổ chức xã hội và sinh thái. Một số nghiên cứu đã lập luận rằng sự cộng sinh của côn trùng vật chủ là những yếu tố đóng góp thiết yếu cho sự đa dạng hóa côn trùng.
Một nghiên cứu mới cho thấy vi khuẩn và thực vật có thể đã mang lại lợi thế tiến hóa cho côn trùng bằng cách truyền gen cho chúng thông qua chuyển gen. Chuyển gen ngang (HGT) là một lực lượng tiến hóa quan trọng hình thành bộ gen của sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn.
Nghiên cứu báo cáo rằng hơn 1,400 gen trên 218 loài côn trùng, bao gồm bướm và bướm đêm, có nguồn gốc từ vi khuẩn, vi rút, nấm và thực vật. Bằng cách cho phép côn trùng có được các gen có lợi trong hành vi giao phối, dinh dưỡng, phát triển và thích nghi với môi trường, những gen này có thể rất quan trọng đối với sự tiến hóa của côn trùng.
Tác giả cao cấp Xing-Xing Shen, một nhà sinh vật học tiến hóa tại Đại học Chiết Giang ở Hàng Châu, Trung Quốc, cho biết: “Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng HGT có thể đã góp phần vào đa dạng sinh học côn trùng, nhưng không ai biết nó đóng vai trò lớn như thế nào trong quá trình này. Vì có rất nhiều bộ gen côn trùng chất lượng cao có sẵn cho phân tích của chúng tôi, tôi nghĩ rằng bây giờ là thời điểm tốt để điều tra mức độ phổ biến của HGT ở côn trùng một cách có hệ thống.”
Đối với nghiên cứu này, các nhà khoa học đã thu thập 218 mẫu bộ gen côn trùng chất lượng cao đại diện cho 11 trong số 19 bộ côn trùng giàu loài. Sử dụng dữ liệu, họ đã vẽ ra một cây tiến hóa và xác định các gen nằm ngoài vị trí thường thấy hơn trong các bộ gen không phải của động vật. Họ cũng xem xét các yếu tố góp phần vào số phận của HGT ở côn trùng.
Thần nói, “Có những sự kiện HGT ở khắp mọi nơi chúng tôi đã xem. Tuy nhiên, chúng tôi không biết liệu những chuyển đổi gen này có lợi cho côn trùng hay thậm chí là chức năng của hầu hết các gen này hay không”.
Jianhua Huang, người nghiên cứu chức năng gen của côn trùng tại Đại học Chiết Giang, cho biết: “Shen bước vào văn phòng của tôi với danh sách hơn 1,400 gen và chúng tôi phải quyết định bắt đầu từ đâu.”
Các nhà khoa học đã xác nhận chức năng của gen ngoại lai phổ biến nhất mà không có chức năng được biết đến ở côn trùng: LOC105383139. Gen này đã được đưa vào gần như tất cả các loài bướm đêm và bướm theo chiều ngang từ một người hiến tặng thuộc chi vi khuẩn Listeria. Nó có nghĩa là gen này đã tồn tại trong bộ gen kể từ thời điểm bướm đêm' và tổ tiên chung của loài bướm hơn 300 triệu năm trước.
Khi họ loại bỏ gen cổ đại này khỏi những con sâu bướm kim cương, họ phát hiện ra rằng những con bướm đêm thiếu gen này không thể sản xuất nhiều trứng khả thi.
Hoàng nói, “Sau đó, chúng tôi phát hiện ra rằng gen này ảnh hưởng đến hành vi tán tỉnh của nam giới.”
Các nhà khoa học đang lên kế hoạch tiếp tục nghiên cứu cách thức gen này giúp côn trùng giao phối hiệu quả hơn và liệu nó có thể được khai thác như một công cụ kiểm soát dịch hại hay không.
Tạp chí tham khảo:
- Yang Li, Zhiguo Liu et al. HGT phổ biến rộng rãi ở côn trùng và góp phần vào sự tán tỉnh của con đực ở loài lepidopterans. Pin, 2022; DOI: 10.1016 / j.cell.2022.06.014
