Trí thông minh phi thường của bạch tuộc, mực ống và mực nang không chỉ đơn thuần phụ thuộc vào gen mà còn liên quan đến nhiều yếu tố khác.

Cụ thể, bạch tuộc có khả năng giải quyết vấn đề, mực ống có thể nhanh chóng thay đổi hình dạng, và mực nang thể hiện những hành vi tinh vi. Những khả năng này được xây dựng trên một hệ thần kinh phức tạp, nhưng quá trình tiến hóa dẫn đến sự phức tạp này vẫn còn là một câu hỏi chưa có lời giải.

Giờ đây, một nghiên cứu mới từ Đại học Vienna (Áo) đã chỉ ra rằng cấu trúc ba chiều của DNA có thể là một phần của câu trả lời. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng sự sắp xếp lại bộ gen cách đây hàng trăm triệu năm đã thay đổi cách các vùng DNA tương tác với nhau ở động vật chân đầu. Được công bố trên tạp chí Nature Communications, nghiên cứu cho thấy những thay đổi cổ xưa này có thể đã góp phần vào sự tiến hóa của hệ thần kinh phức tạp.

Tiến sĩ Thea Rogers, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Bộ gen không chỉ là một chuỗi các gen. Nó được gấp lại thành một cấu trúc ba chiều phức tạp”. Việc hiểu rõ cách cấu trúc này tiến hóa là rất quan trọng để giải thích sự xuất hiện của các dạng phức tạp sinh học mới.

Những bí ẩn trong cấu trúc bộ gen và hoạt động của bạch tuộc

Bằng cách nghiên cứu cấu trúc bộ gen và hoạt động gen ở bạch tuộc, mực ống và mực nang, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng một quá trình tái cấu trúc tiến hóa lớn đã tạo ra những ảnh hưởng lâu dài. Các vùng DNA trước đây tách biệt giờ đây trở nên gần gũi hơn, tạo cơ hội cho các tương tác điều chỉnh mới. Qua thời gian, một số kết nối này có thể đã phát triển thành các mạng lưới liên kết chặt chẽ hơn, được mô tả là “sự vướng mắc điều chỉnh”.

Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng không phải tất cả các phần của bộ gen đều thay đổi với tốc độ như nhau. Các vùng cấu trúc lớn, gọi là miền chromatin, vẫn tương đối ổn định trong suốt quá trình tiến hóa, trong khi các cấu trúc nhỏ hơn, được gọi là vòng xoắn chromatin, cho thấy sự biến đổi lớn hơn giữa các loài và giai đoạn phát triển. Những vòng xoắn này đưa các đoạn DNA xa nhau lại gần nhau, cho phép các yếu tố điều hòa tác động đến các gen.

Các nhà nghiên cứu cho rằng sự tương tác điều chỉnh này có thể cho phép bộ gen phát triển các mô hình biểu hiện gen mới mà vẫn bảo tồn các chức năng sinh học thiết yếu. Những phát hiện này cho thấy rằng cấu trúc vật lý của DNA không chỉ phản ánh những thay đổi đã xảy ra mà còn có thể chủ động ảnh hưởng đến các quá trình tiến hóa.