Các nhà nghiên cứu TXST phát hiện ra lai tạo đóng vai trò quan trọng trong quá trình tiến hóa của cá Xiphophorus

Mặc dù các loài cá trong chi Xiphophorus từ lâu đã đóng vai trò quan trọng như mô hình cho nghiên cứu sinh học tiến hóa và bệnh tật ở người, nhưng nguồn gốc của chi và mối quan hệ giữa các loài khác nhau vẫn còn nhiều điều chưa chắc chắn và bất đồng.

Hiện nay, các nhà nghiên cứu từ Đại học Bang Texas (TXST) đã dẫn đầu một nhóm quốc tế đến từ Hoa Kỳ, Hàn Quốc và Đức trong một nghiên cứu mang tính đột phá không chỉ cung cấp nguồn tài nguyên bộ gen hoàn chỉnh của tất cả 26 loài Xiphophorus đã biết mà còn chứng minh rằng sự lai tạo thường xuyên giữa các loài cá này đóng vai trò quan trọng trong quá trình tiến hóa của các loài mới.

Kang Du, Tiến sĩ, từ Viện Khoa học Phân tử Sống (IMLS) tại TXST, là tác giả chính của bài báo “Phân tích hệ gen của tất cả các loài cá đuôi kiếm (chi Xiphophorus) cho thấy sự lai tạo diễn ra trước quá trình hình thành loài”, được công bố trên tạp chí Nature Communications. Cũng đóng góp cho nghiên cứu này là Juliana Morena Bonita Ricci, Tiến sĩ, Yuan Lu, Tiến sĩ, Mateo Garcia-Olazabal, Tiến sĩ và Manfred Schartl, Tiến sĩ khoa học nghiên cứu, tất cả đều có liên kết với IMLS.

Xiphophorus là một chi cá nước ngọt Trung Mỹ, được biết đến rộng rãi với tên gọi là platys và swordtails. Loài cá này dễ nuôi và thường được tìm thấy trong bể cá tại nhà. Điều đáng chú ý là Xiphophorus là một trong những mô hình động vật lâu đời nhất để nghiên cứu về bệnh tật ở người. TXST đã đi đầu trong nghiên cứu này trong nhiều thập kỷ và cũng điều hành IMLS (trước đây gọi là Trung tâm di truyền Xiphophorus) như một nguồn tài nguyên trên toàn thế giới cung cấp cá sống và các vật liệu nghiên cứu khác cho các nhà khoa học trên toàn cầu.

Cá Xiphophorus được sử dụng trong nhiều nghiên cứu khoa học và là mô hình mới nổi cho nhiều chủ đề nghiên cứu bệnh tật như phát triển, trưởng thành, béo phì, rối loạn sắc tố, bệnh thần kinh và ung thư. Bất chấp những đặc điểm di truyền có giá trị này, chưa có nghiên cứu toàn diện nào về chi này được thực hiện trước đây, với chỉ năm bộ gen lắp ráp ở cấp độ nhiễm sắc thể của loài Xiphophorus được công bố. Nghiên cứu của TXST đã bổ sung thêm 28 bộ gen vào các nguồn gen hiện có này, bao gồm tất cả các loài Xiphophorus đã được ghi chép cùng với một số loài và giống lai chưa được mô tả.

Tầm quan trọng của nghiên cứu này khó có thể cường điệu, tương tự như các nhà thám hiểm và nhà vẽ bản đồ mạo hiểm vào những vùng đất chưa được biết đến. Cũng giống như những nhà thám hiểm đầu tiên đã trở về với những bản đồ chi tiết, mở ra những vùng đất bí ẩn cho những người sẽ đến sau họ, nghiên cứu này cũng đã mở khóa những bộ gen chưa được biết đến trước đây, giải quyết những cuộc tranh luận lâu đời về lịch sử tiến hóa của nhóm và mở đường cho các nhà nghiên cứu trong tương lai.

Phạm vi rộng lớn của nghiên cứu đã mang đến cái nhìn sâu sắc hấp dẫn về lịch sử tiến hóa của những loài cá này. “Cây phả hệ” Xiphophorus hóa ra lại phức tạp hơn nhiều so với dự kiến. Thay vì các nhánh rõ ràng, riêng biệt cho thấy sự phát triển của các loài mới, phân tích bộ gen cho thấy các trường hợp lặp lại của quá trình tiến hóa dạng lưới, trong đó một dòng dõi mới xuất hiện thông qua sự hợp nhất một phần của hai loài tổ tiên. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra bằng chứng về các sự kiện lai tạo thường xuyên, có niên đại từ thời cổ đại đến thời hiện đại. Những con cá lai này – con cái có khả năng sinh sản của cha mẹ từ hai loài khác nhau – sau đó tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc thiết lập các dòng dõi mới. Hơn nữa, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng lai tạo thường đóng vai trò là tiền thân quan trọng cho sự xuất hiện của một loài Xiphophorus mới, một khám phá mới được kỳ vọng sẽ có tác động sâu rộng đến các nghiên cứu trong tương lai.