Trong chương trình hợp tác nghiên cứu giữa Trường Đại học Cần Thơ và Trường Đại học Aarhus (Đan Mạch) thông qua dự án PhysCAM và iAQUA do DANIDA tài trợ và nhiều dự án của các đơn vị khác, hai nhà Khoa học của Khoa Thuỷ sản, Trường Đại học Cần Thơ là GS.TS. Nguyễn Thanh Phương và PGS.TS. Đỗ Thị Thanh Hương đã cùng với các nhà khoa học của Viện, Trường trên thế giới đã công bố một kết quả nghiên cứu mới trên Tạp chí eLife ngày 10/12/2019. Tạp chí eLife là tạp chí chuyên về y sinh và khoa học sự sống có chất lượng khoa học cao (hệ số ảnh hương – impact factor năm 2018 là 7.551). Tạp chí công bố bài viết “Sự cung cấp oxy cho võng mạc định hình sự tiến hoá chức năng của mắt động vật có xương sống - Retinal oxygen supply shaped the functional evolution of the vertebrate eye”.

Nội dung tóm lược bài viết như dưới đây:

Trong tác phẩm về "Nguồn gốc loài" của mình, Darwin đã sử dụng sự phức tạp của mắt để tranh luận về thuyết chọn lọc tự nhiên của mình; từ đó “con mắt” đã tiếp tục mê hoặc và gây rắc rối cho các nhà sinh học về tiến hóa kể từ đó. Trong bài báo này, một nhóm các nhà khoa học của 15 Trường, Viện trên thế giới đã khám phá các nhu cầu sinh lý cho sự tiến hóa để cải tiến thị lực mắt. Các tác giả cho rằng sự tiến hóa về độ rõ của thị lực động vật có xương sống ban đầu (tổ tiên) bị hạn chế bởi khả năng cung cấp đủ lượng oxy cho các tế bào trong võng mạc. Các tác giả đã tìm ra được một mô hình rất hấp dẫn của các cơ chế để cải thiện khả năng cung cấp oxy cho võng mạc phát triển, cùng với cải thiện hình thái võng mạc giúp cải thiện thị lực. Mô hình này phù hợp với tất cả các động vật có xương sống từ cá cho đến chim và động vật có vú. Mấu chốt để làm rõ mô hình này là từ một nghịch lý được ghi nhận ở loài cá tra (Pangasionodon hypophthalmus) ở Việt Nam, mặc dù cá có đôi mắt rất to so với kích thước cơ thể, được phát hiện là rất bất thường trong các loài cá xương (teleost) khi thiếu cơ chế cung cấp oxy cơ sở cho mắt. Từ điểm khởi đầu này, các tác giả đã dựa trên sự đa dạng trong sinh lý và giải phẫu mắt của 87 loài động vật. Bằng cách sắp xếp những loài này trên cây sự sống (tree of life), nhóm tác giả đã làm sáng tỏ lịch sử tiến hóa của mắt từ một tổ tiên tuyệt chủng 400 triệu năm tuổi của động vật có xương sống hiện đại cho đến động vật ngày nay. Các tác giả đã xác định ba cơ chế sinh lý riêng biệt để cung cấp oxy cho võng mạc mà luôn đi kèm với cải thiện thị lực. Như vậy, ở cá, đột biến huyết sắc tố có liên quan đến khả năng cung cấp oxy đến võng mạc ở áp suất riêng phần oxy rất cao để vượt qua khoảng cách khuếch tán lớn đến các tế bào võng mạc. Cơ chế này sau đó đã bị mất nhiều lần, có thể để tránh tổn thương do sự oxy hóa và hình thành bọt khí trong mắt. Ở đây, việc cung cấp oxy đã được thay thế bằng các mao mạch trong võng mạc, nhưng điều này có thể phá vỡ đường dẫn ánh sáng đến các tế bào võng mạc. Những sự đánh đổi khác nhau đối với việc cung cấp oxy cho võng mạc có vẻ chấp nhận được thay cho thị lực sẵn được cải thiện khi độ dày của võng mạc được phép tăng lên. Nhìn chung, nghiên cứu này cho thấy sự thích nghi là để đảm bảo cung cấp oxy cho võng mạc là điều kiện tiên quyết về sinh lý cho sự tiến hóa chức năng của mắt.

Hình mắt cá (chỉ có tính minh hoạ)

Trích dẫn: Christian Damsgaard, Henrik Lauridsen, Anette M.D. Funder, Jesper S. Thomsen, Thomas Desvignes, Dane A. Crossley, Peter R. Møller, Do T.T. Huong, Nguyen T. Phuong, H. William Detrich, Annemarie Bruel, Horst Wilkens, Eric Warrant, Tobias Wang, Jens R. Nyengaard, Michael Berenbrink and Mark Bayley (2019). Retinal oxygen supply shaped the functional evolution of the vertebrate eye. In: eLife 2019, 19.11.2019. https://doi.org/10.7554/eLife.52153.