Tài liệu Nghiên cứu mối quan hệ loài của ốc cối (conusspp.) ở vùng biển nam trung bộ, việt nam dựa trên chỉ thị phân tử gen 16s của dna ty thể (16s mt dna)

  • Số trang: 83 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 72 |
  • Lượt tải: 0
nhattuvisu

Đã đăng 27125 tài liệu

Mô tả:

i LỜI CẢM ƠN Đề tài được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Sinh học phân tử, Bộ môn Công nghệ sinh học, Trường Đại học Nha Trang. Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới TS. Đặng Thúy Bình và Ths. Nguyễn Thị Hải Thanh, Viện Công nghệ sinh học và Môi trường, Trường Đại học Nha Trang, TP. Nha Trang - Khánh Hòa đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện để hoàn thành đồ án. Tôi xin chân thành cảm ơn: Ban giám đốc và các thầy cô giáo Viện Công nghệ sinh học và Môi trường, Trường Đại học Nha Trang đã tạo điều kiện cho tôi được sử dụng trang thiết bị, hóa chất và các dụng cụ thí nghiệm. ThS. Trương Thị Thu Thủy, cán bộ tổ nghiên cứu Bộ môn Công nghệ sinh học đã giúp đỡ tôi về kỹ thuật và thao tác. Các thầy cô giáo trong Bộ môn Công nghệ sinh học, Trường Đại học Nha Trang đã cung cấp cho tôi những kiến thức nền tảng để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Tập thể lớp 49CNSH và nhóm sinh viên Trường Đại học Nha Trang đã cùng tôi thực hiện đề tài này. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn sự quan tâm, giúp đỡ động viên của gia đình, bạn bè, người thân, cảm ơn những ý kiến đóng góp và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin kính chúc mọi người sức khoẻ, hạnh phúc và thành công. Nha Trang, tháng 7 năm 2011 Sinh viên thực hiện Hoàng Thị Lý ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN...................................................................................................................... i MỤC LỤC ...........................................................................................................................ii DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................................ v DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................................ vi LỜI MỞ ĐẦU..................................................................................................................... 1 I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU.............................................................................................. 2 I.1. TỔNG QUAN VỀ ỐC CỐI (CONUS.SPP)......................................................... 3 I.1.1. Phân loại ............................................................................................................ 3 I.1.2. Hình thái ............................................................................................................ 3 I.1.3. Phân bố .............................................................................................................. 5 I.1.4. Đặc điểm sinh học, sinh sản............................................................................ 6 I.1.5. Chế độ dinh dưỡng và phương thức săn mồi............................................... 8 I.1.6. Độc tố ốc cối .................................................................................................... 10 I.1.7. Phân loại độc tố ốc cối conotoxin................................................................. 14 I.2. TỔNG QUAN VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU........................................................ 16 I.2.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên và sinh thái môi trường đảo Cù Lao Chàm và ven bờ Quảng Nam. ..................................................................................................... 16 I.2.3. Đặc điểm điều kiện tự nhiên và sinh thái môi trường đảo Lý Sơn, Quảng Ngãi............................................................................................................................. 19 I.2.4. Đặc điểm điều kiện tự nhiên và sinh thái môi trường vùng ven biển Sông Cầu, Phú Yên. ................................................................................................. 20 I.3. CÁC NGHIÊN CỨU DI TRUYỀN. ................................................................... 23 I.3.1. Giới thiệu về ti thể .......................................................................................... 23 I.3.1.1. Cấu trúc ti thể ............................................................................................ 23 I.3.1.2. Chức năng ti thể ........................................................................................ 24 I.3.1.3. Giới thiệu về hệ gen ti thể. ........................................................................ 25 I.3.2. Ứng dụng chỉ thị ty thể trong phân loại và xây dựng hệ thống phát sinh loài của ốc cối. ........................................................................................................... 27 I.3.3. Nghiên cứu di truyền ốc cối .......................................................................... 28 I.3.3.1. Nghiên cứu mối quan hệ tiến hóa:............................................................ 28 iii I.3.3.2. Mối liên hệ giữa phát sinh loài và chế độ dinh dưỡng (Conus spp.)..... 30 I.3.3.3. Nghiên cứu cấu trúc hệ gen. .................................................................... 31 I.3.3.4. Nghiên cứu di truyền ốc cối ở Việt Nam. ................................................ 32 I.3.3.5. Nghiên cứu di truyền độc tố. .................................................................... 33 I.3.3.6. Nghiên cứu di truyền quần thể ốc cối và động vật thân mềm. ............... 34 II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. .......................................... 36 II.1. Đối tượng và địa điểm thu mẫu:........................................................................ 37 II.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm: ...................................................................................... 38 II.4. Tách chiết DNA.................................................................................................... 39 II.4.1. Tách chiết DNA với bộ kít Wizard® SV Genomic DNA Purification System ......................................................................................................................... 39 II.4.2. Chuẩn bị gel agarose..................................................................................... 40 II.4.3. Điện di và đọc kết quả ................................................................................... 41 II.5. Phản ứng PCR...................................................................................................... 41 II.5.1. Cơ sở lý thuyết: .............................................................................................. 41 II.5.2: Tiến hành thực nghiệm:............................................................................... 42 II.6. Giải trình tự gen 16S mtDNA thu được........................................................... 43 II.6.1: Cơ sở lý thuyết. .............................................................................................. 43 II.6.2. Phương pháp tiến hành:............................................................................... 44 II.7. Phân tích đa dạng loài ốc cối. ............................................................................ 44 III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. ................................................................................ 48 III.1. KẾT QUẢ............................................................................................................ 49 III.1.1. Đặc điểm hình thái...................................................................................... 49 III.1.2. Tách chiết DNA tổng số ............................................................................. 51 III.1.2.1. Lựa chọn vị trí lấy mẫu mô tách chiết................................................... 51 III.1.2.2. Tách chiết DNA tổng số......................................................................... 52 III.1.3. Khuếch đại gen 16S mtDNA...................................................................... 53 III.1.4. So sánh trình tự gen 16S mtDNA. ............................................................ 53 III.1.5. Xây dựng cây phát sinh loài. ..................................................................... 57 III.2. THẢO LUẬN...................................................................................................... 61 III.2.1. Sự khác biệt về trình tự gen của các nhóm loài ốc cối trên cây phân loại. ............................................................................................................................. 61 III.2.2. Mối quan hệ loài ốc cối dựa trên chỉ thị phân tử 16S mtDNA............. 62 III.2.2. Mối quan hệ giữa loài và chế độ dinh dưỡng. ........................................ 65 iv IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................. 68 IV.1. KẾT LUẬN. ........................................................................................................ 69 IV.2. KIẾN NGHỊ. ....................................................................................................... 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 72 A. CÁC TÀI LIỆU TRÍCH DẪN TRONG BÁO CÁO.......................................... 72 B. TÀI LIỆU THAM KHẢO KHÔNG TRÍCH DẪN............................................ 76 v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Các genome ty thể có các gen mã hóa cho các protein, rRNA và tRNA ............................................................................................................................................ .26 Bảng 2.1: Trình từ các đoạn mồi được sử dụng trong phản ứng PCR ................... 43 Bảng 2.2: Các thông số của quá trình phân tích các trình tự và mô hình tiến hóa (best-fit models) được lựa chọn bởi phần mềm Modeltest 3.7, sử dụng tính năng Akaike Information Criterion. ...................................................................................... 45 Bảng 2.3: Mã số các trình tự gen 16S và chế độ ăn của các loài ốc cối trong nghiên cứu hiện tại và từ Genbank. (P: ăn cá; P+V: ăn cá và nhuyễn thể; P+V: ăn cá và giun biển; V: ăn giun biển; M: ăn nhuyễn thể; U: chưa nghiên cứu (unknow)). .. 46 Bảng 3.1: So sánh tỷ lệ các trình tự giống nhau giữa các loài ốc cối thu thập được ở vùng biển Nam Trung Bộ Việt Nam.......................................................................... 56 Bảng 3.2: Các nhóm loài ốc cối trên cây phân loại từ các phương pháp MP, ML, BI. Nhóm được phân loại dựa theo chế độ ăn (P: ăn cá, V: ăn giun; M: ăn nhuyễn thể; U: chưa biết). ............................................................................................................ 59 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Hình thái ngoài của một số loài ốc cối......................................................... 10 Hình 1.2. Cấu tạo bên ngoài của ốc cối........................................................................... 4 Hình 1.3: Khu vực phân bố của Conus.textile trên thế giới ........................................ 6 Hình 1.4: Vòng đời của ốc cối .......................................................................................... 8 Hình 1.5: Phương thức săn mồi dạng móc câu ............................................................. 9 Hình 1.6: Conus purpurascens và phương thức săn mồi dạng móc câu .................. 9 Hình 1.7: Phương thức săn mồi dạng lưới. .................................................................. 10 Hình 1.8: Cấu tạo tuyến nọc độc của ốc cối ................................................................. 11 Hình 1.9: Cấu trúc răng kitin điển hình của ốc cối (Flankin và cs, 2007). ............. 14 Hình 1.10: Bản đồ địa lý về sự phân bố các vùng biển Việt Nam ............................ 21 Hình 1.11: Cấu trúc ti thể...............................................................................................30 Hình 1.12. DNA ty thể người, bao gồm 22 gen tRNA, 2 gen rRNA, và 13 vùng mã hóa protein.. ...................................................................................................................... 27 Hình 1.13: Cấu trúc hệ gen ty thể của Conus textile................................................... 32 Hình 2.1: Các địa điểm thu mẫu ốc cối Conus spp. (chữ đỏ). ................................... 37 Hình 2.2: Quy trình bố trí thí nghiệm. ......................................................................... 38 Hình 2.3: Chu trình nhiệt của phản ứng PCR. ........................................................... 42 Hình 3.1. Hình thái vỏ của các loài ốc cối phân bố ở biển Việt Nam....................... 49 Hình 3.2: Ảnh minh họa vị trí lấy mẫu mô tách chiết DNA...................................... 51 Hình 3.3. Kết quả điện di DNA tổng số của các mẫu ốc cối. ..................................... 52 Hình 3.4. Kết quả điện di sản phẩm PCR đoạn gen 16S mtDNA. ........................... 53 vii Hình 3.5: Cây phát sính loài dựa trên gen 16S mtDNA của ốc cối thu tại vùng biển Nam Trung Bộ, Việt Nam............................................................................................... 60 1 LỜI MỞ ĐẦU Ốc cối là một trong những họ động vật thân mềm lớn (gồm khoảng 700 loài) thuộc loài ăn thịt, có nọc độc, phân bố rộng rãi trên thế giới đặc biệt là ở vùng biển nhiệt đới. Vỏ của các loài ốc cối có màu sắc và hoa văn đẹp nên thường được khai thác để làm đồ trang sức, mỹ nghệ và các vật phẩm lưu niệm. Ngoài ra, ốc cối còn là nguồn nguyên liệu sản xuất các loại thuốc chữa các cơn đau mạn tính, ung thư và nhiều bệnh khác. Các nghiên cứu lâm sàng và cận lâm sàng cho thấy độc tố ốc cối (conotoxin) có hiệu quả giảm đau cao gấp 10.000 lần so với morphine mà không gây nghiện hoặc các phản ứng phụ - điều khó tránh khỏi với tất cả các loại thuốc giảm đau hiện nay (Olivera, 1990). Vì những lợi ích về kinh tế và y học đó mà tình trạng khai thác bừa bãi các loài ốc cối ngày càng gia tăng. Bởi vậy, đòi hỏi các nhà khoa học phải có các nghiên cứu để bảo tồn một cách hợp lý và đúng đắn nguồn tài nguyên này. Hiện nay, trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về sự đa dạng loài của ốc cối. Tuy nhiên, ở Việt Nam, các nghiên cứu về ốc cối mới chỉ dừng lại ở mức độ thống kê và mô tả các đặc điểm hình thái giải phẫu. Hiện việc nghiên cứu về ốc cối ở mức độ phân tử vẫn còn hạn chế. Vì vậy, nghiên cứu và xây dựng phát sinh chủng loại các loài ốc cối Việt Nam bằng các phương pháp sinh học phân tử là điều rất cần thiết. Vì những lý do trên, chúng tôi tiến hành đề tài “nghiên cứu mối quan hệ loài của ốc cối (Conus spp.) ở vùng biển Nam Trung Bộ, Việt Nam dựa trên chỉ thị phân tử gen 16S của DNA ty thể (16S mt DNA)”. Mục tiêu của đề tài: - Khảo sát và đánh giá đặc điểm di truyền của loài ốc cối (Conus spp.). - Bước đầu khảo sát mối quan hệ tiến hóa giữa các loài ốc cối thu được ở Việt Nam dựa trên phân tích giải trình tự gen 16S của DNA ti thể (Mitochondrial DNA). Trên cơ sở đó tiến hành xây dựng cây phát sinh loài. 2 I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 I.1. TỔNG QUAN VỀ ỐC CỐI (CONUS.SPP) I.1.1. Phân loại Họ ốc cối Conidae thuộc liên họ Conoidea, bộ Sorbeoconcha, là một trong những họ có số lượng loài lớn trong ngành động vật thân mềm. Cho đến nay, trên thế giới người ta đã xác định được khoảng 700 loài, trong đó chủ yếu thuộc giống Conus. Hệ thống phân loại của ốc cối như sau: Giới: Animalia Ngành: Mollusca Lớp: Gastropoda Liên họ: Conoidea Họ: Conidae Phân họ: Coninae Giống: Conus (http://vi.wikipedia.org/wiki/Coninae) I.1.2. Hình thái Hiện nay, các nhà khoa học đã xác định được khoảng 500-700 loài ốc cối (Conus spp). Những loài này đều có đặc điểm chung là có màu sắc sặc sỡ với những hoa văn rất đẹp. Vỏ thuôn dài, dày, bằng đá vôi, chắc, nặng, xoắn theo chiều kim đồng hồ (hình thái ngoài của các loài ốc cối được minh họa ở hình 1.1). Đầu có 1 xúc tu (râu), toàn thân liền trong vỏ bao bọc bởi một lớp nhầy. Thức ăn của chúng là các loài giun biển, động vật thân mềm và các Hình 1.1: Hình thái ngoài của một số loài ốc cối. (http://www.conidae.info) 4 loài cá nhỏ. Vì chúng chuyển động rất chậm nên khi bắt một số con mồi di chuyển nhanh như cá chúng sử dụng độc tố để tấn công con mồi. Chúng tấn công con mồi bằng việc bắn mũi tên nhỏ có chất độc vào con mồi. Do cấu tạo vỏ của chúng có kẽ hở rộng nên chúng có thể thò vòi tiếp xúc với con mồi ở phạm vi khá rộng, dễ gây nguy hiểm cho con mồi. Khi con vật phóng mũi tên (răng kitin) chích vào con mồi, vòi thò ra và một bộ phận hình mũi tên đâm con mồi, rồi phóng chất độc vào. Nọc độc là một hỗn hợp chứa nhiều loại phân tử protein độc, trong đó mỗi loại phân tử chứa hàng trăm chất độc, khiến cho con mồi không thể kháng cự được. Cấu tạo bên ngoài của ốc cối được chú thích (hình 1.2): Hình 1.2. Cấu tạo bên ngoài của ốc cối. (http://www.coneshell.net/pages/f_conus.htm) Cấu tạo bên ngoài của ốc cối gồm những bộ phân sau: 5 1) Vòi hút (Proboscis): Vòi hút là vũ khí săn mồi của ốc cối. Độc tố được tiêm vào con mồi bằng các răng chứa trong túi răng chitin. Vòi hút có thể duỗi dài ra gấp 2 lần cơ thể ốc cối. 2) Súc tu (Siphon): siphon của ốc có chức năng như mũi. Đó là một túi có thể duỗi dài ra và phát hiện con mồi trong môi trường nước xung quanh. Nó cũng góp phần đưa nước đến mang giúp cho quá trình hô hấp. 3) Mắt (eye stalks): Ốc cối có 2 mắt, nằm ở 2 bên miệng. Hiện tại vẫn chưa biết được về khả năng nhìn của ốc cối hay câu hỏi đặt ra là liệu có đủ ánh sáng ở các vùng biển sâu hay không? 4) Miệng: Ốc cối có miệng có thể mở rộng ra phía trước để nuốt con mồi. Hệ thống cơ có thể co duỗi để đưa miệng vào trong vỏ. . 5) Chân (foot): Chân có cấu tạo bằng cơ giúp ốc cối di chuyển trên các bề mặt Operculum: vảy ốc. I.1.3. Phân bố Các loài ốc cối phân bố chủ yếu ở các vùng biển nhiệt đới và vùng biển ấm như Philíppin, Indonesia, Australia, Mexico, Florida, Hawaii…Tuy nhiên, các nghiên cứu cũng cho thấy một số loài có thể thích ứng với sự thay đổi của điều kiện môi trường như ở vùng biển nóng mũi Cape, Nam Phi hay vùng biển lạnh phía Tây Califonia, Hoa Kỳ. Hầu hết các loài ốc Conus nhiệt đới sống trong hoặc gần các rạn san hô, trong khi các loài cận nhiệt đới được tìm thấy chủ yếu tại vùng dưới triều ở độ sâu từ 10-30m và dưới các tảng đá ở vùng triều nông (Stewart và Gilly, 2005). Giống ốc cối thường phân bố ở vùng vĩ độ giữa 400 Bắc và 400 Nam, chủ yếu ở các vùng biển: Ấn Độ - Thái Bình Dương, Panamic, Caribbean, Peru, Patagonic, Tây và Nam Phi và Địa Trung Hải (hình 1.3). Một số loài có thể phân bố ở vĩ độ trên 400 như ở Nam Phi, Nam Australia, Nam Nhật Bản và biển Địa Trung Hải. Nhìn chung, ốc cối xuất hiện ở hầu hết các vùng biển nhiệt đới và cận nhiệt đới, nhưng đa dạng loài chủ yếu tập trung ở vùng biển Ấn Độ Dương đến Tây Thái Bình Dương. Chúng đạt đến mật độ tối đa là 40 cá thể/m2, nhưng thường có số lượng ít phong phú hơn (Kohn và cs, 2001). 6 Hình 1.3: Khu vực phân bố của Conus textile trên thế giới (chấm vàng) (http://www.discoverlife.org/20/m?kind=Conus+textile&b=EOL/pages/298888) Tại Việt Nam, ốc cối phân bố chủ yếu ở các vùng ven biển thuộc khu vực Nam Trung Bộ từ Đà Nẵng đến Kiên Giang và quanh các hải đảo (như Trường Sa, Hoàng Sa, Côn Đảo, ...) I.1.4. Đặc điểm sinh học, sinh sản  Tuổi thọ, kích cỡ và trọng lượng Vòng đời của ốc cối kéo dài khoảng 10-15 năm trong tự nhiên cũng như trong điều kiện nuôi nhốt, dựa vào chỉ tiêu sinh trưởng của vỏ. Chúng có thể đạt đến kích cở chiều dài tối đa là 23 cm, nhưng hầu hết các loài đều có kích thước nhỏ dưới 8cm và khối lượng dưới 100g (Röckel và cs, 1995).  Tập tính sống. Ốc cối thường sống đơn lẻ, nhưng một số loài được tìm thấy với số lượng lớn ở một số khu vực riêng biệt. Phần lớn các loài ốc cối săn mồi vào ban đêm. Mặc dù chúng có cuống mắt nhưng tầm nhìn của chúng rất kém, và chúng được cho là sử dụng khả năng cảm nhận hóa học để tìm kiếm con mồi. Mặc dù một số loài có thể thích nghi với vùng nước lạnh, và một số loài, bao gồm các loài có vỏ lớn có thể tìm thấy ở độ sâu  100m, ốc cối đa dạng nhất ở vùng nước nông nhiệt đới. Trên một triền san hô ở 7 trung tâm vùng biển Ấn Độ- Thái Bình Dương, hơn 30 loài ốc cối khác nhau đã được tìm thấy (Kohn và cs, 2001). Trong số khoảng 700 loài ốc cối tìm thấy, thì chỉ có Conus geographus là loài duy nhất gây tử vong cho con người khi chạm phải (Conus gepgraphus xuất hiện chủ yếu ở vùng biển Australia). Theo thống kê có khoảng một phần tư trường hợp người bị tử vong khi bị ngộ độc do C. geographus, nhưng thực tế thì rất ít gặp chúng trong tự nhiên (Fegan và Andresen, 1997). Và chỉ có khoảng 36 trường hợp bị ngộ độc do loài trên trong báo cáo y học (Olivera, 2002). Triệu chứng khi bị ngộ độc còn tùy thuộc vào từng loài ốc cối, có thể bị những vết thương rất nặng, hay tê liệt lan rộng, đến tê liệt hoàn toàn cơ thể (McIntosh và Jones, 2001). Hầu hết các loài giun biển hay nhuyễn thể đều vô hại với con người. Nhưng các loài ăn cá đều gây tử vong cho động vật có xương sống (Olivera, 2002). Trong tự nhiên, các loài ốc cối thường không hung dữ, chúng thường chỉ tấn công với mục đích tự vệ. Các vụ tai nạn chủ yếu xãy ra ở vùng da cơ thể bị tổn thương khi tiếp xúc với ốc cối, hoặc do dùng tay không có vật bảo hộ để bắt ốc cối.  Đặc điểm sinh sản. Sinh sản của ốc cối vẫn chưa được nghiên cứu rộng rãi, nhưng hầu hết các loài này đều có sự phân chia giới tính và thụ tinh trong (hình 1.4). Trứng được đẻ một lần trong năm. (Kohn, 1961). Mỗi trứng được bao bọc bởi nhiều nang trứng, mỗi nang trứng lại chứa rất nhiều trứng khác nhau. Ấu trùng và con non của ốc cối thường có 2 hình thức chính: Dạng ấu trùng Veliger (ấu trùng bơi lội tự do), và dạng con non Veliconcha (có hình dáng gần giống cá thể trưởng thành). Thời kì đầu của quá trình phát triển thường bị hạn chế, bởi số lượng ấu trùng bị hao hụt rất nhiều. Do đó, trong quá trình ương nuôi ốc cối thường gặp nhiều khó khăn. Thời kì ấu trùng sống ngoài khơi thường kéo dài khoảng từ 1 đến 50 ngày. Vòng đời của ốc cối kéo dài khoảng 10 – 15 năm trong tự nhiên, cũng như trong điều kiện nuôi nhốt. 8 Hình 1.4: Vòng đời của ốc cối I.1.5. Chế độ dinh dưỡng và phương thức săn mồi Ốc cối là động vật ăn thịt (canivorous), chúng ăn mồi sống. Thức ăn chính của chúng là các loài cá nhỏ (được gọi là piscivorous), giun biển (được gọi là vermivorous), nhuyễn thể (được gọi là molluscivorous), và ngay cả các loài ốc cối khác (Terlau và Olivera, 2004;Olivera và cs, 2002). Chúng có một cơ quan bắt mồi chuyên biệt là dải răng kitin. Răng kitin của ốc cối hõm sâu và có gai, giống như những cây lao thu nhỏ (chiều dài của răng thường khoảng vài mm, nhưng đôi khi có thể lên tới 10mm). Khi ốc cối nhận ra đối tượng vòi của chúng kéo dài ra, và nhờ lực co cơ những mũi tên từ ống vòi được phóng rất nhanh, kèm theo một lượng lớn độc tố được phóng thích, làm tê liệt con mồi nhanh chóng. Sự tấn công này chỉ xảy ra trong khoảng một phần nghìn giây. Chất độc sẽ làm tê liệt con mồi và gây tử vong cho đối tượng trong thời gian rất ngắn. Độc tố ốc cối chứa đựng hàng trăm các hợp chất khác nhau và khác biệt giữa các loài khác nhau. Các nhà khoa học cũng chỉ ra rằng, độc tố ốc cối cũng thay đổi tùy theo khẩu phần ăn, tùy theo mùa, và tùy theo từng vùng địa lí khác nhau. Đối với loài ăn cá chúng có 2 phương thức săn mồi: săn mồi dạng móc câu (hook and hunting) và săn mồi dạng lưới (net hunting). - Săn mồi dạng móc câu: chúng phóng răng kitin có móc gai để giữ chặt đồng thời tiêm chất độc vào con mồi, vòi hút được sử dụng như 1 cần câu cá (hình 1.5). 9 Ống siphon của chúng được xem là cái mũi để tìm kiếm con mồi xung quanh vùng nước. Nếu phát hiện mồi chúng sẽ mở rộng vòi (vòi có thể mở rộng gấp đôi chiều dài cơ thể) trong vòi có lao móc chứa nọc độc sẽ bắn vào cơ thể con mồi. Nọc độc từ lao móc là hỗn hợp của nhiều chất độc khác nhau sẽ xâm nhập vào cơ thể và làm tê liệt con mồi, ban đầu con mồi sẽ co giật mạnh vài giây sau đó bất động và cứng đờ. Răng kitin có các gai móc buộc chặt con mồi vào vòi của nó, con mồi nhanh chóng được cuốn vào miệng để ốc có thể ăn. Càc loài ốc săn mồi theo cách này cần con mồi trở nên cứng đờ để có thể dễ dàng nuốt chúng. Hình 1.5: Phương thức săn mồi dạng móc câu a b c d Hình 1.6: Conus purpurascens và phương thức săn mồi dạng móc câu (http://www.springerimages.com/Images/Chemistry/1-10.1007_s00253-0081385-6-0) 10 Vòi của con ốc phóng vào cá một cây lao móc giống như răng, cái mà hõm sâu và có gai ở phía đầu của vòi hút (1.6a). Sau khi tiêm nọc độc (1.6b) cá bị cố định trong khoảng một vài giây (1.6c) và được nuốt bởi miệng của con ốc (1.6d) (Terlau và cs, 1996). - Săn mồi dạng lưới: Một hoặc nhiều con mồi bị bắt giữ thông qua vòi được mở rộng như lưới sau đó tiêm chất độc vào chúng thông qua các gai móc để làm tê liệt con mồi (hình 1.7). Một số loài có vòi hút ở ngoài giống như ngón tay làm con mồi nhầm tưởng là hải quỳ. Phần miệng mở rộng trông giống như một cái bát san hô hoặc nơi trú ẩn trên rạn san hô. Ở các loài săn mồi theo cách này độc tố của chúng gây ra dạng tê liệt mềm, quá trính tiêu hóa con mồi sẽ kéo dài từ vài giờ đến vài ngày. Hình 1.7: Phương thức săn mồi dạng lưới. I.1.6. Độc tố ốc cối Ốc cối là động vật ăn thịt (canivorous), chúng ăn mồi sống. Thức ăn chính của chúng là các loài cá nhỏ (piscivorous), giun biển (vermivorous), nhuyễn thể (molluscivorous), và ngay cả các loài ốc cối khác ( Terlau và Olivera, 2004; Olivera và cs, 2002). Do di chuyển chậm nên khi bắt một số con mồi di chuyển nhanh như cá, chúng sử dụng độc tố để tấn công, làm tê liệt con mồi. Độc tố ốc cối (conotoxin) 11 là những đoạn peptide nhỏ dài 12 - 46 acid amin (aa), giàu liên kết disulfide (S-S). Chúng được tiết ra từ cơ quan miệng có răng sừng dạng kim và một ống xoắn gắn với một túi chứa dạng bầu có thể co bóp. Cơ quan đó chính là tuyến độc. Tuyến độc tiết ra nọc độc giúp chúng bắt những con mồi xa dễ dàng bằng cách tấn công làm tê liệt con mồi, mặt khác tuyến độc còn là vũ khí giúp chúng tự vệ cũng như tiêu diệt kẻ thù.  Cấu trúc tuyến nọc độc: Tuyến nọc độc của ốc cối gồm các bộ phận : túi nọc độc, ống dẫn độc, vòi hút, túi răng kitin (như miêu tả ở hình 1.8) Ống dẫn độc Túi răng kitin Túi nọc độc Vòi hút Hình 1.8: Cấu tạo tuyến nọc độc của ốc cối (theo Olivera, 1999, có bổ sung). - Túi nọc độc: hình lưỡi liềm, màu trắng sữa, nằm vuông góc với trục của cơ thể, lõm về phía đỉnh vỏ, lồi ra về phía ngược lại. Túi nọc độc là cơ quan lớn nhất trong tuyến nọc độc, có chức năng tiết ra độc tố, đồng thời tạo ra áp lực khi bơm độc tố vào con mồi. - Ống dẫn độc: là đường dẫn chính trong tuyến nọc độc, có vai trò dẫn chất độc từ túi nọc đi tới răng kitin để tiêm vào con mồi, có màu vàng nhạt, trong cơ thể 12 ốc nó cuộn thành bó nằm trong phần lõm của túi nọc độc nằm ở mặt phải và phía sau của hầu. - Vòi hút : là phần cuối cùng của tuyến nọc độc, rỗng phía trong, hình chóp cụt, lớn hơn ở phần nối với hầu, nhỏ hơn đối với phần còn lại, có khả năng thay đổi kích thước và độ đàn hồi rất tốt. Khi tấn công con mồi, vòi hút sẽ phình to lên hút con mồi vào bên trong đưa đến nhánh ngắn của túi răng kitin và răng kitin được phóng vào, tiếp đến chất độc sẽ được bơm đầy làm tê liệt con mồi. Cấu trúc mô học của vòi hút là lớp tế bào cơ vân, chính cấu trúc này giải thích cho khả năng đàn hồi và sức chứa đựng lớn. - Túi răng kitin (dải răng kitin) : chứa các răng kitin. Dải răng này bao gồm hai nhánh như hai cánh tay. Nhánh dài có màu đỏ ở phần nối với ống dẫn và vàng nhạt ở phần còn lại, nhánh còn lại trong suốt. Phía cuối túi răng kitin này có tế bào odontoblast (tế bào tạo răng) có vai trò tạo ra các răng kitin. Các răng kitin ban đầu mềm sau đó trở nên cứng khi chúng di trú từ nhánh dài đến nhánh ngắn. Quá trình đi tới nhánh ngắn răng kitin đi song song dọc theo túi. Chỉ một răng kitin trưởng thành, cứng lên và đi về phía hầu chuẩn bị cho việc tấn công. - Răng kitin: Răng kitin của Conus spp. giống như kim tiêm trong suốt, khi tiêm vào cơ thể con mồi răng kitin sẽ được giữ lại trong cơ thể, răng này có vai trò trực tiếp đưa chất độc vào cơ thể con mồi. Trên răng có các ngạnh để giữ răng kitin lại trong con mồi. Tùy từng loài sẽ có kích thước răng kitin khác nhau. Có những loài răng là những kim tiêm rất nhỏ yếu, có loài răng kitin lại rất cứng và chắc. Các ngạnh của kim tiêm giống như các ngạnh của lưỡi câu. Tất cả răng kitin các loài ốc cối có ngạnh đầu, một số có ngạnh thứ hai, ngoài ra còn tìm thấy một số rất ít loài có ngạnh thứ ba. Lưỡi răng kitin có vai trò cắt và mở rộng diện tích tiếp xúc khi phóng kim tiêm vào con mồi. Đường răng cưa là một dãy răng nhỏ chạy dọc phía trong thân răng kitin từ ngạnh đầu xuống gần giữa răng kitin. Các răng nhỏ này có kích thước lớn dần từ đỉnh đến giữa thân răng kitin. Hầu hết tất cả các loài có một hàng răng nhỏ, chỉ một số ít có hai hàng, một số loài không có đường răng cưa này. 13 Hình thái của răng chitin có thể biến đổi rất lớn giữa các loài và nó quan hệ mật thiết với các loại thức ăn (Endean và Rudkin, 1965). Tùy thuộc vào loại con mồi mà phương thức tấn công bằng răng kitin cũng khác nhau, loài ăn cá chỉ dùng một răng để bắt con mồi, trong khi đó, loài ăn nhuyễn thể tiếp tục tiêm độc tố vào con mồi sau khi tấn công. Quan sát cho thấy loài ăn nhuyễn thể có thể dùng đến nửa túi răng kitin để bắt một con mồi (Terlau và Olivera, 2004). Đối với loài ăn cá thường có 2 dạng răng phổ biến dạng thứ nhất có răng dài, đường răng cưa ở phía trước, chân hơi mở rộng, có 1 lưỡi nhỏ trên đỉnh ở một mặt và ngạnh ở trên mặt khác, dạng thứ 2 có chiều dài ngắn hơn dạng thứ nhất, nhưng thiếu đường răng cưa, chân hơi mở rộng, đỉnh có 2 ngạnh đối diện nhau, ngạnh thứ 3 rất lớn và nhô ra ngoài (Duda và Paulumbi, 2001). Franklin và cs (2007) nghiên cứu hình thái răng kitin của một số loài ốc cối ở các vùng ven biển Ấn Độ, kết quả cho thấy sự khác biệt trong cấu trúc răng kitin ở các loài này và họ đã phân loại các loài nghiên cứu làm ba nhóm: ăn cá, ăn nhuyễn thể, ăn giun biển. Nghiên cứu còn cho thấy cấu trúc răng kitin sẽ chuyên biệt cho từng loại con mồi và rất có giá trị trong việc phân loại các loài ốc cối (Franklin và cs, 2007). Cấu trúc răng kitin của ốc cối được mô tả ở hình 1.9. Các loài ốc cối cung cấp nguồn dược phẩm quan trọng trong tự nhiên. Mặc dù vậy, cho đến nay, các nhà khoa học chỉ mới chiết xuất và phân tích được khoảng 100 độc tố từ nguồn tiềm năng chứa tới ~70.000 peptide độc tố ốc cối. Trong đó, 95% nghiên cứu chỉ được thực hiện trên 3 loài trong số 700 loài ốc cối (Espiritu và cs, 2001; Chivian và cs, 2003). Vì vậy, các nghiên cứu nhằm khám phá các độc tố mới vẫn đang được tiếp tục tiến hành. Do các loài ốc cối có quan hệ gần gũi thường chứa các peptide độc tố giống nhau. Bởi vậy, các nghiên cứu phát sinh chủng loại ốc cối góp phần quan trọng làm sáng tỏ quan hệ loài và phát hiện các độc tố mới.
- Xem thêm -