Một nhóm nghiên cứu do Tappei Mishina thuộc Trung tâm Nghiên cứu Động lực Hệ thống Sinh học (BDR) của RIKEN, Nhật Bản dẫn đầu, đã phát hiện ra rằng ký sinh trùng sử dụng các gen bị đánh cắp để thao túng vật chủ và những gen này có thể có được thông qua một hiện tượng gọi là chuyển gen ngang. Những phát hiện này gần đây đã được công bố trên tạp chí Current Biology.
Nhiều ký sinh trùng thao túng hành vi của vật chủ để đảm bảo khả năng sống sót và khả năng sinh sản của chúng. Giun sắt cung cấp một trong những ví dụ phức tạp nhất về việc kiểm soát hành vi này. Giun kim được sinh ra trong nước và sử dụng các loài côn trùng sống dưới nước như phù du để quá giang đến vùng đất khô, nơi chúng chờ đợi để bị các côn trùng trên cạn như dế hoặc bọ ngựa ăn thịt.
Khi giun sắt tiếp cận các vật chủ này, nó sẽ bắt đầu phát triển và thao túng hành vi của vật chủ. Những con giun sắt trưởng thành cuối cùng sẽ lừa vật chủ nhảy xuống nước, thường dẫn đến cái chết của vật chủ để nó có thể hoàn thành sứ mệnh cuộc sống và sinh sản.
Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng giun sắt chiếm quyền điều khiển con đường sinh học của vật chủ và tăng khả năng di chuyển về phía ánh sáng, từ đó khiến vật chủ tiếp cận vùng nước. Các nhà khoa học tin rằng điều này được thực hiện bằng cách bắt chước các phân tử trong hệ thần kinh trung ương của vật chủ, nhưng chính xác làm thế nào những ký sinh trùng này phát triển khả năng bắt chước phân tử này vẫn còn là một bí ẩn.
Để trả lời câu hỏi này, các nhà nghiên cứu đã phân tích biểu hiện gen toàn cơ thể ở giun sắt dây cung trước, trong và sau khi thao tác với vật chủ bọ ngựa của nó. Họ phát hiện ra rằng khi vật chủ bị thao túng, biểu hiện của hơn 3.000 gen giun sắt tăng lên, trong khi biểu hiện của 1.500 gen lại giảm đi. Mặt khác, biểu hiện gen trong não bọ ngựa không có sự thay đổi và trên thực tế, không thể phân biệt được với biểu hiện gen ở bọ ngựa không bị nhiễm bệnh. Những kết quả này cho thấy giun sắt tự sản xuất protein để điều khiển hệ thần kinh của vật chủ.
Tiếp theo, các nhà nghiên cứu tìm kiếm cơ sở dữ liệu protein để khám phá nguồn gốc của các gen được giun sắt sử dụng để thao túng bọ ngựa. Misina cho biết: “Đáng ngạc nhiên là nhiều gen của giun sắt có thể đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển vật chủ của chúng lại rất giống với gen của bọ ngựa, cho thấy rằng chúng có được thông qua chuyển gen ngang”. "Chuyển gen ngang là một quá trình sinh học trong đó gen được chuyển từ sinh vật này sang sinh vật khác, nhưng không phải thông qua sinh sản. Nó có thể có tác động lớn đến quá trình tiến hóa sinh học, cho phép sinh vật nhanh chóng có được gen hoặc chức năng mới giúp chúng thích nghi với môi trường hoặc lối sống mới. Giun sắt
Phân tích sâu hơn ủng hộ ý kiến cho rằng giun sắt trong động vật có dây sống. Mô phỏng phân tử có thể là kết quả của chuyển gen ngang từ bọ ngựa. Đặc biệt, nghiên cứu này Các tác giả kết luận rằng số lượng lớn các gen bắt chước mà họ tìm thấy có thể là kết quả của nhiều sự kiện chuyển gen ngang từ các loài bọ ngựa khác nhau trong quá trình tiến hóa của Ironworm.Chuyển gen ngang là một trong những cách chính giúp vi khuẩn tiến hóa khả năng kháng thuốc kháng sinh. Misina tin rằng khi chúng ta khám phá thêm nhiều ví dụ về chuyển gen ngang giữa các sinh vật đa bào, chúng ta sẽ hiểu sâu hơn về hiện tượng này và toàn bộ quá trình tiến hóa: "Nhiều trường hợp chuyển gen ngang mà chúng tôi tìm thấy ở giun sắt có thể dùng làm mô hình nghiên cứu tốt. Sử dụng mô hình này, chúng tôi hy vọng xác định được cơ chế cơ bản của chuyển gen ngang và nâng cao hiểu biết của chúng ta về sự thích nghi tiến hóa."