Phát hiện nhóm cơ quan cảm thụ vị giác mới

Opsin là một loại protein đóng vai trò quan trọng với thị lực, giúp võng mạc nhận được hình ảnh trong điều kiện thiếu ánh sáng. Gần đây, các nhà khoa học tại Đại học California Santa Barbara đã phát hiện ra ngoài chức năng cảm nhận ánh sáng, nhiều loại protein họ opsin cũng hoạt động như một cơ quan cảm thụ vị giác.

Giáo sư Craig Montell.

Giáo sư Craig Montell, người nổi tiếng với các công trình về sinh học phân tử, tế bào và phát triển cho biết: "Đây là trường hợp đầu tiên ghi nhận vai trò của opsin với sự cảm thụ vị giác và cảm thụ hóa học nói chung".

Trong máu, vitamin A dưới dạng retinol sẽ chuyển thành retinal. Trong bóng tối, retinal kết hợp với opsin, giúp sắc tố nhạy cảm với ánh sáng là rhodopsin trong võng mạc mắt nhận diện được hình ảnh trong điều kiện thiếu ánh sáng. Từ năm 1800, các nhà khoa học đã dành nhiều quan tâm nghiên cứu rhosdopsin dưới vai trò là một thụ thể tiếp nhận ánh sáng. Tuy nhiên, vào năm 2011, Montell và các đồng nghiệp đã phát hiện opsin cho phép loài ruồi giấm (drosophila melanogaster) phát hiện được những thay đổi về nhiệt độ trong phạm vi gần.

Để nghiên cứu các thụ thể vị giác ở ruồi giấm, nhóm nghiên cứu đã sử dụng axit aristolochic, một hợp chất độc hại, vị đắng có trong một số loại cây. Ở nồng độ cao, hợp chất này sẽ kích hoạt tế bào thần kinh vị giác của ruồi bằng cách trực tiếp mở protein kênh TRPA1, cho phép canxi và natri đi vào trong tế bào và khiến động vật cảm nhận được vị đắng và tránh xa nguồn chứa axit. Tuy nhiên, trong thử nghiệm, loài ruồi vẫn có thể nhận diện được axit aristolochic pha loãng. Do đó, Montell và đồng tác giả nghiên cứu, Nicole Leung, đã nghi ngờ liệu các phân tử opsin cũng có thể khuếch đại tín hiệu để nắm được các tín hiệu hóa học không rõ rệt từ axit nồng độ thấp.

Trong thử nghiệm tiếp theo, hai nhà nghiên cứu đã để ruồi chọn giữa một mẫu đường nguyên chất và một mẫu đường pha axit aristolochic loãng. Đúng như dự đoán, các cá thể ruồi đều tránh xa phần đường có vị đắng của axit. Sau đó, các nhà khoa học tạo ra các cá thể ruồi giấm đột biến. Giống ruồi đột biến này không thể tổng hợp các protein opsin khác nhau, và kết quả cho thấy, những con ruồi thiếu mất một trong ba loại opsin không thể phát hiện ra axit nồng độ thấp và chọn ăn cả hai phần đường. Tuy nhiên, nhóm ruồi đột biến vẫn đủ độ nhạy cảm để tránh xa hợp chất đắng nồng độ cao. Theo Montell, một lượng lớn hóa chất đắng đã kích hoạt trực tiếp số protein TRPA1 còn lại ở những con ruồi thiếu opsin.

Theo đó, axit aristolochic đã kích hoạt các opsin bằng cách bám vào vị trí của retinal. Lúc này, các opsin được kích hoạt đã tạo một tầng phân tử khuếch đại tín hiệu và cho phép ruồi phát hiện nồng độ axit trong hợp chất.

Từ kết quả nghiên cứu, Montell suy đoán rằng, có thể vai trò ban đầu của protein opsin vốn là thụ thể cảm nhận hóa học chứ không phải là cảm thụ ánh sáng. Cảm thụ hóa học là một yêu cầu cơ bản của cuộc sống, thậm chí còn hơn cả chức năng cảm thụ ánh sáng. Nhờ có nó, các sinh vật biết nên ăn gì và phải tránh xa những hóa chất nguy hiểm nào để duy trì sự sinh tồn. Không chỉ vậy, giáo sư còn cho rằng cơ chế cảm thụ vị giác này không chỉ xuất hiện ở loài ruối giấm mà còn có thể xuất hiện ở các loài động vật có vú và cả con người.

Theo Khoahocphattrien