Bài học

Hormone điều hoà sinh trưởng và phát triển ở động vật

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em nêu được vai trò của hormone sinh trưởng, hormone tuyến giáp và hormone sinh dục ở động vật có xương sống, giải thích được vai trò đối kháng của ecdysone và juvenile hormone trong lột xác và biến thái ở côn trùng, và giải thích được hậu quả khi các hormone này rối loạn ở người.

Kiến thức nền cần nhớ

Bài trước em đã phân biệt ba kiểu phát triển ở động vật (same-grade bridge). Bài này trả lời câu hỏi bỏ ngỏ ở cuối bài trước: điều gì điều khiển tốc độ sinh trưởng và quyết định đúng thời điểm chuyển giai đoạn đó — các hormone.

Khởi động

Hai anh em sinh đôi cùng chế độ ăn, cùng môi trường sống, nhưng một người lớn lên cao bình thường còn người kia mắc chứng lùn bẩm sinh do rối loạn nội tiết. Cùng gene gần giống nhau, cùng dinh dưỡng, điều gì đã tạo ra khác biệt lớn đến vậy?

Kiến thức trọng tâm

Ở động vật có xương sống, ba nhóm hormone chính điều khiển sinh trưởng và phát triển. Hormone sinh trưởng (GH), do tuyến yên tiết ra, kích thích tổng hợp protein và thúc đẩy tế bào phân chia, lớn lên — đặc biệt tại sụn tăng trưởng ở đầu các xương dài trong giai đoạn cơ thể còn phát triển. Thiếu GH ở trẻ em gây bệnh lùn, chậm lớn rõ rệt dù cấu trúc cơ thể vẫn cân đối; thừa GH ở trẻ em lại gây bệnh khổng lồ, cao lớn bất thường so với bạn cùng tuổi.

Hormone tuyến giáp (thyroxine), do tuyến giáp tiết ra và cần iodine để tổng hợp, cần thiết cho tốc độ sinh trưởng bình thường và đặc biệt quan trọng với sự phát triển của hệ thần kinh ở trẻ nhỏ. Thiếu thyroxine kéo dài ở trẻ em — thường do thiếu iodine trong khẩu phần — có thể gây chậm lớn và ảnh hưởng tới phát triển trí tuệ, một tình trạng do rối loạn nội tiết chứ không phản ánh năng lực hay sự cố gắng của trẻ. Ở Việt Nam, chương trình bổ sung iodine vào muối ăn triển khai từ thập niên 1990 chính là một biện pháp y tế công cộng nhằm phòng ngừa đúng hậu quả này trên diện rộng, đặc biệt ở những vùng núi từng có tỉ lệ thiếu iodine cao.

Hormone sinh dục — testosterone ở nam, estrogen ở nữ — thúc đẩy quá trình dậy thì: tăng tốc sinh trưởng chiều cao trong giai đoạn dậy thì, rồi sau đó lại thúc đẩy các đầu xương ngừng dài ra khi quá trình dậy thì hoàn tất, đồng thời hình thành các đặc điểm sinh dục phụ thứ cấp.

Hai nhóm hormone rất khác nhau về bản chất nhưng cùng chung một vai trò: quyết định tốc độ lớn lên và thời điểm chuyển giai đoạn của cơ thể.

Ở côn trùng, cơ chế lại hoàn toàn khác: hai hormone đối kháng nhau điều khiển từng lần lột xác. Ecdysone, do tuyến trước ngực tiết ra, là tín hiệu kích hoạt lột xác nói chung. Juvenile hormone, do thể allata tiết ra, có tác dụng ức chế biến thái — ép cơ thể giữ nguyên đặc điểm ấu trùng dù vẫn lột xác lớn lên.

Kết quả của mỗi lần lột xác không do riêng ecdysone quyết định, mà do TỈ LỆ giữa hai hormone tại thời điểm đó. Nồng độ juvenile hormone giảm dần qua mỗi lần lột xác: khi còn cao, ecdysone chỉ tạo ra một ấu trùng lớn hơn, vẫn giữ hình thái ấu trùng; khi juvenile hormone giảm xuống rất thấp ở tuổi ấu trùng cuối, ecdysone mới đủ sức kích hoạt biến đổi thành nhộng — ở loài biến thái hoàn toàn — rồi thành con trưởng thành.

Ecdysone luôn có mặt để kích hoạt lột xác — điều thay đổi qua các giai đoạn là mức juvenile hormone, và chính mức đó quyết định kết quả mỗi lần lột xác.

Ví dụ

Giải thích vì sao tỉ lệ hai hormone quyết định kết quả mỗi lần lột xác ở côn trùng

1
Giải thích vì sao cùng chịu tác động của ecdysone, có lần lột xác chỉ tạo ra một ấu trùng lớn hơn, có lần lại tạo ra nhộng hoặc con trưởng thành.
2
Ta có ecdysone là tín hiệu kích hoạt lột xác nói chung, nhưng bản thân nó không quyết định lột xác sẽ tạo ra dạng cơ thể nào.
3
Juvenile hormone có tác dụng ức chế biến thái, ép cơ thể giữ nguyên đặc điểm ấu trùng dù vẫn lột xác lớn lên.
4
Nồng độ juvenile hormone giảm dần qua mỗi lần lột xác; khi còn cao, ecdysone chỉ tạo ra ấu trùng lớn hơn, khi giảm xuống rất thấp, ecdysone mới đủ sức tạo ra nhộng rồi con trưởng thành. (1)
5
Vậy kết quả mỗi lần lột xác không do riêng ecdysone quyết định, mà do tỉ lệ giữa ecdysone và juvenile hormone tại thời điểm đó — juvenile hormone cao thì vẫn là ấu trùng, juvenile hormone thấp thì biến đổi thành nhộng hoặc trưởng thành.

Ví dụ

Giải thích hậu quả khi trẻ em thiếu hormone tuyến giáp (dạng đề kiểm tra)

1
Một trẻ em bị thiếu hormone tuyến giáp kéo dài trong những năm đầu đời mà không được phát hiện và điều trị. Hãy giải thích những hậu quả có thể xảy ra và vì sao việc phát hiện sớm lại quan trọng.
2
Ta có hormone tuyến giáp cần thiết cho tốc độ sinh trưởng bình thường của cơ thể, nên thiếu hormone này kéo dài khiến trẻ chậm lớn rõ rệt so với bạn cùng tuổi. (1)
3
Hormone tuyến giáp còn cần thiết cho sự phát triển bình thường của hệ thần kinh trong giai đoạn đầu đời, nên thiếu hụt kéo dài có thể ảnh hưởng tới sự phát triển trí tuệ của trẻ. (2)
4
Giai đoạn đầu đời là lúc hệ thần kinh còn đang hình thành mạnh; bổ sung hormone kịp thời trong giai đoạn này giúp hạn chế phần lớn hậu quả, còn nếu để muộn, những ảnh hưởng lên hệ thần kinh khó hồi phục hoàn toàn dù sau đó có bổ sung đủ hormone. (3)
5
Kết hợp (1), (2), (3): vậy thiếu hormone tuyến giáp kéo dài ở trẻ em có thể gây chậm lớn và ảnh hưởng tới phát triển trí tuệ — đây là hậu quả của một rối loạn nội tiết, không phản ánh năng lực hay sự cố gắng của trẻ — và phát hiện, bổ sung sớm là yếu tố quyết định để hạn chế hậu quả.

Sai lầm thường gặp

Sai lầm thường gặp là nghĩ hormone sinh trưởng là hormone duy nhất quyết định chiều cao — thực ra hormone tuyến giáp và hormone sinh dục cũng ảnh hưởng trực tiếp, và thiếu bất kì hormone nào trong ba loại đều có thể gây chậm lớn dù các hormone còn lại vẫn bình thường. Một nhầm lẫn khác ở côn trùng là nghĩ ecdysone "gây ra biến thái" — thực ra ecdysone chỉ gây lột xác, còn biến thái thành nhộng hay trưởng thành phụ thuộc juvenile hormone có còn cao hay không.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Ở động vật có xương sống: hormone sinh trưởng (tổng hợp protein tại sụn), hormone tuyến giáp (cần cho phát triển thần kinh), hormone sinh dục (thúc đẩy dậy thì) — thiếu bất kì hormone nào cũng gây hậu quả. Ở côn trùng: ecdysone kích thích lột xác, juvenile hormone ức chế biến thái — tỉ lệ giữa hai hormone, không phải riêng ecdysone, quyết định kết quả mỗi lần lột xác.

Từ mô phân sinh và hormone thực vật tới quang chu kì, rồi từ ba kiểu phát triển ở động vật tới các hormone đứng sau chúng — cả chương này là một chuỗi liên tục về cách sinh vật lớn lên đúng nhịp. Bài ôn tập sau ghép lại toàn bộ chuỗi đó, còn khoá học tiếp theo sẽ chuyển sang một quá trình sống còn khác: sinh sản ở sinh vật.