Giao phối đồng giới ở ruồi giấm

Trong khi cơ sở sinh học về giao phối đồng giới còn là bí ẩn, một nhóm nghiên cứu sinh vật học khoa thần kinh đã thông báo có thể họ đã tiến sát nút câu trả lời.

Nhà nghiên cứu David Featherstone, trường Đại Học Illinois tại Chicago, dẫn đầu nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng, định hướng về giới tính ở ruồi giấm được kiểm soát bởi một cơ quan điều chỉnh thuộc hệ thần kinh chưa biết đến. Với thông tin này, nhóm nghiên có thể sử dụng các thao tác gen hoặc thuốc để “bật” hoặc “tắt” chức năng giao phối đồng giới ở ruồi giấm trong vài giờ.

Featherstone, giáo sư cộng tác sinh học tại Đại học Illinois, và đồng nghiệp đã phát hiện một gen đặc biệt ở ruồi giấm – họ gọi là “gen mù giới tính” (GB). Đột biến ở GB làm cho ruồi giấm thành lưỡng tính.

Featherstone quan tâm tới gen này ngay từ đầu vì nó có khả năng khác thường là vận chuyển chất dẫn truyền thần kinh glutamate ra khỏi các tế bào thần kinh đệm – đây là loại tế bào nuôi dưỡng và hỗ trợ tế bào thần kinh nhưng hoạt động không giống nơron. Những nghiên cứu trước đây của ông đã chứng minh sự thay đổi lượng glutamate bên ngoài tế bào có thể thay đổi cường độ của các mối nối thần kinh vốn có vai trò chủ chốt trong hành vi của con người và động vật.

(Ảnh minh hoạ: ase.tufts.edu)

Nhưng GB còn gây ngạc nhiên hơn khi nhà nghiên cứu hậu tiến sĩ Yael Grosjean nhận thấy những con ruồi giấm đực mang đột biến GB lại đi “tán tỉnh” những con ruồi đực khác.

Feathearstone nói: “Thật ấn tượng. Những con ruồi giấm đực mang đột biến GB phản ứng với những con ruồi đực khác đúng theo cách một con ruồi bình thường phản ứng trước một con cái. Chúng thậm chí còn cố giao phối với nhau.”

Một số gen khác có khả năng biến đổi định hướng giới tính cũng được phát hiện, nhưng hầu hết trong số chúng chỉ kiểm soát hoạt động của bộ não tuỳ theo giới tính đực hoặc cái. Tại sao bộ não con đực lại điều khiển các hoạt động của con đực và đối với con cái cũng thế? Điều này vẫn còn chưa sáng tỏ. Việc khám phá ra GB có thể mở ra một cơ hội tìm hiểu tại sao con đực lại kết đôi với con cái.

Feathearstone nói: “Dựa trên những nghiên cứu trước, chúng tôi suy luận rằng những cá thể đột biến GB có hành động giao phối đồng giới vì những khớp thần kinh glutame đã bị biến đổi theo một cách nào đó”. Đặc biệt là các khớp thần kinh này còn mạnh hơn trước.

Ông giải thích: “Giao phối đồng giới có thể là một “phản ứng thái quá” đối với tác nhân giới tính”.

Để chứng minh điều này, ông và đồng nghiệp đã biến đổi cường độ khớp nối tách biệt với GB, và cho những con ruồi giấm ăn một loại chất có thể biến đổi cường độ khớp nối thần kinh. Đúng như dự đoán, họ có thể “bật” hoặc “tắt” chức năng giao phối đồng giới trong vài giờ.

“Thật đáng ngạc nhiên. Tôi chưa bao giờ nghĩ có thể làm được một điều như thế vì định hướng giới tính vốn được coi là bị kiểm soát. Sự việc này về cơ bản đã thay đổi suy nghĩ của chúng tôi về chức năng này.”

Featherstone cùng đồng nghiệp đã lý giải bộ não của ruồi trưởng thành có mạch cảm giác hai chiều, một chiều kích thích hành vi giao phối khác giới, chiều còn lại điều khiển hành vi giao phối cùng giới. Khi GB chặn các khớp thần kinh glutamate, mạch giao phối đồng giới cũng bị chặn.

Các nghiên cứu sau đó cũng mô tả chính xác hiện tượng này – nếu GB không chặn cường độ các khớp nối, ruồi giấm cũng không cảm nhận mùi theo cách cũ.

Featherstone cho biết: “Pheromone là một chất kích thích giới tính rất mạnh. Khi nó được tiết ra, ruồi giấm đột biến GB lại cảm nhận pheromone một cách khác thường. Đặc biệt là ruồi đực đột biến GB không còn “thành kiến” pheromones từ còn đực khác như là một thứ đáng ghét.”

Featherstone nói: “Một ngày nào đó chúng ta có thể thuần hóa côn trùng ví dụ như ruồi giấm và tận dụng khứu giác của chúng để biến chúng thành côn trùng thụ phấn hơn là những con vật chỉ biết làm hại cây vô ích.”

Nghiên cứu được xuất bản trực tuyến trong ngày trên Nature Neuroscience.