Theo nghiên cứu mới được đăng trên tạp chí PeerJ - Life and Environment, lươn điện có thể giải phóng dòng điện lên tới 860V, đủ để biến đổi gen ấu trùng cá gần đó thông qua một quá trình gọi là điện di (electroporation).
Điện di, cho phép chuyển vật liệu di truyền qua các lỗ trên màng thông qua một xung điện mạnh, là một phương pháp chuyển gen đã được thiết lập trong kỹ thuật di truyền trong phòng thí nghiệm, nhưng trước đây chưa từng thấy trong tự nhiên.
Atsuo Iida, đồng tác giả nghiên cứu và trợ lý giáo sư về công nghệ sinh học tại Đại học Nagoya, cho biết: “Tôi nghĩ quá trình điện di có thể xảy ra trong tự nhiên. Tôi nhận ra rằng lươn điện ở sông Amazon có thể hoạt động tốt như một nguồn năng lượng, các sinh vật sống ở khu vực xung quanh có thể đóng vai trò là tế bào tiếp nhận và các đoạn DNA môi trường được giải phóng vào nước sẽ trở thành gen ngoại lai, gây ra sự tái tổ hợp di truyền ở các sinh vật xung quanh do phóng điện".
Ở các con sông và các vùng nước khác, thường có dấu vết DNA trôi nổi xung quanh được gọi là DNA môi trường. Các nhà nghiên cứu đã điều tra xem sự phóng điện của lươn điện ảnh hưởng như thế nào đến mức độ truyền DNA từ sông sang cá ngựa vằn trong phòng thí nghiệm. Họ cho ấu trùng cá tiếp xúc với dung dịch DNA có điểm đánh dấu huỳnh quang phát sáng, cho biết liệu cá có chứa DNA mới hay không.
Họ phát hiện ra rằng 5% ấu trùng chứa các dấu DNA, nghĩa là DNA đã được chuyển vào tế bào của chúng.
Iida cho biết: “Điều này chỉ ra rằng sự phóng điện từ lươn điện đã thúc đẩy quá trình chuyển gen đến các tế bào, mặc dù lươn có hình dạng xung khác nhau và điện áp không ổn định so với máy móc thường được sử dụng trong phương pháp điện di”.
"Lươn điện và các sinh vật khác tạo ra điện có thể ảnh hưởng đến quá trình biến đổi gen trong tự nhiên".
Lươn điện tạo ra sự phóng điện bằng cách sử dụng các tế bào đặc biệt được gọi là chất điện giải. Những con lươn chứa đầy những tế bào này, mỗi tế bào tạo ra một lượng điện áp nhỏ bằng cách kiểm soát dòng ion natri và kali. Quá trình điện di, tức là cách DNA đi vào tế bào của ấu trùng, hoạt động do điện trường tạo ra các lỗ tạm thời trên màng tế bào của chúng, cho phép DNA đi vào tế bào.
"Những phát hiện này ủng hộ quan điểm cho rằng thủy quyển của sông Amazon chứa các thành phần cần thiết cho quá trình điện di tự nhiên, bao gồm lươn điện là nguồn năng lượng, cá sống là vật nhận và eDNA (DNA môi trường) là nguồn của các yếu tố di truyền. Chúng tôi đưa ra giả thuyết rằng việc chuyển gen ngang có thể xảy ra giữa các sinh vật, bao gồm cả cá, trong môi trường sống xung quanh lươn điện", các tác giả viết trong bài báo.
Tuy nhiên, họ nhấn mạnh rằng những điều kiện trong phòng thí nghiệm này không thể so sánh được với môi trường tự nhiên của một con sông.
Họ viết: “Vì vậy, chúng tôi không thể khẳng định chắc chắn rằng sự phóng điện đóng vai trò như một yếu tố di truyền trong môi trường tự nhiên chỉ dựa trên những phát hiện của chúng tôi. Cần nghiên cứu thêm để khám phá tính di truyền của quá trình chuyển gen qua trung gian phóng điện và thu thập bằng chứng cho sự xuất hiện của nó trong môi trường sống tự nhiên".
Mặc dù vậy, các tác giả rất hào hứng với ý nghĩa của nghiên cứu này và khả năng các sinh vật khác có thể trải qua quá trình chuyển gen dưới tác động của điện trường, chẳng hạn như sét.
“Tôi tin rằng những nỗ lực khám phá các hiện tượng sinh học mới dựa trên những ý tưởng “bất ngờ” và “ngoài luồng” như vậy sẽ giúp thế giới hiểu rõ hơn về sự phức tạp của các sinh vật sống và tạo ra những đột phá trong tương lai”, Iida nói.