Mới đây, khoa học nhân loại tiếp tục có một cột mốc lịch sử mới khi thu thập và phân tích thành công DNA trích xuất từ không khí loãng, hay còn gọi là eDNA. Phát minh thế kỷ này hứa hẹn mở ra hy vọng tồn tại cho những loài động vật và thực vật đang trên bờ vực tuyệt chủng, ngoài lợi ích nghiên cứu.
Hai nhóm nghiên cứu độc lập, một ở Đan Mạch và nhóm còn lại ở Anh và Canada, đã thực hiện thu thập mẫu thử tại Vườn thú Copenhagen ở Đan Mạch và Công viên Sở thú Hamerton ở Anh. Họ muốn kiểm tra liệu DNA trong không khí có thể giúp phát hiện các loài động vật khác nhau hay không.
Tất cả các sinh vật sống, bao gồm cả con người, mỗi ngày đều thải ra rất nhiều vật liệu di truyền vào trong môi trường không khí khi bài tiết chất thải, chảy máu, rụng da hoặc lông. Nếu bạn chưa biết thì trung bình mỗi ngày có khoảng 50 triệu tế bào da trên cơ thể con người chết.
Trong những năm gần đây, các nhà khoa học bảo tồn đã sắp xếp trình tự eDNA trong nước để theo dõi một số loài nhất định, quần thể sa giông có mào lớn ở Anh. Tuy nhiên, theo dõi eDNA trong không khí là một thách thức lớn hơn vì không khí loãng hơn nước nhiều.
Hai nhóm nghiên cứu sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để lọc DNA khỏi không khí. Cả hai đều thành công trong việc xác định các loài động vật cực ít lộ diện đang sinh sống trong khu vực đó. Công trình nghiên cứu của họ đã được công bố trên tạp chí Current Biology hôm thứ Năm (6/1).
Elizabeth Clare, tác giả chính của nghiên cứu tại Vương quốc Anh, trợ lý giáo sư tại Đại học York ở Canada và là cựu giảng viên cấp cao tại đại học Queen Mary cho biết: “Nhóm tôi đã xác định được DNA của 25 loài động vật khác nhau, bao gồm hổ, vượn cáo và chó Dingo. Chúng tôi có thể thu thập eDNA từ những động vật ở cách xa nơi thử nghiệm hàng trăm mét mà không có sự sụt giảm đáng kể về nồng độ. Hay thậm chí từ bên ngoài những sở thú bị bịt kín, động vật ở bên trong nhưng DNA của chúng vẫn tồn tại trong không khí”, Claire nói trong một tuyên bố.
Đối với nhóm nghiên cứu Copenhagen, họ đã phát hiện 49 loài động vật có xương sống, bao gồm 30 loài động vật có vú. “Chúng tôi rất ngạc nhiên khi thấy kết quả. Chỉ bằng 40 mẫu, chúng tôi lại có thể phát hiện tận 49 loài, bao gồm động vật có vú, chim, lưỡng cư, bò sát và cá”, tác giả nghiên cứu cho biết.
“Tại Rainforest House (thuộc Sở thú Copenhagen), chúng tôi thậm chí còn phát hiện ra cá bảy màu trong ao, con lười hai ngón và trăn Boa. Khi lấy mẫu không khí chỉ ở một địa điểm ngoài trời, chúng tôi phát hiện nhiều loài động vật có lối vào chuồng trại nằm ngay chỗ đó, như vẹt kea, đà điểu và tê giác”, Globe tại Đại học Copenhagen và là tác giả chính của nghiên cứu Đan Mạch, cho biết.
Nhóm nghiên cứu Copenhagen đã sử dụng một chiếc quạt để hút không khí từ vườn thú cũng như môi trường chứa vật liệu di truyền từ hơi thở, nước bọt hoặc lông - hoặc bất cứ thứ gì đủ nhỏ để trở thành eDNA và đang trôi nổi trong không khí.
Nhóm tiến hành lọc phần không khí này, DNA được chiết xuất và sao chép trước khi được giải trình tự. Sau quá trình xử lý, họ so sánh trình tự DNA với cơ sở dữ liệu tham chiếu để xác định tên loài. Cả hai đội đã phát hiện ra nhiều loài không sống trong vườn thú, bao gồm cả loài nhím Á-Âu - đang bị đe dọa ở Anh - được phát hiện từ bên ngoài Vườn thú Hamerton. Ngoài ra, eDNA của voọc nước và sóc đỏ cũng được phát hiện xung quanh Vườn thú Copenhagen.
Mặc dù các nhà nghiên cứu lưu ý mật độ động vật gần sở thú có thể cường điệu quá mức kết quả dò tìm thực tế, nhưng họ tin rằng kỹ thuật này giúp tái định hình cách giới khoa học lập bản đồ loài, loại bỏ nhu cầu bẫy ảnh, giám sát trực tiếp tại hiện trường.
"Bản chất không xâm lấn của phương pháp này khiến nó đặc biệt phù hợp với các loài dễ bị tổn thương, có nguy cơ tuyệt chủng cao, hoặc trong môi trường khó tiếp cận như hang động, vách đá. Chúng ta giờ đây có thể kiểm tra loài vật nào đang sinh sống ở khu vực đó mà không cần nhìn thấy tận mắt”, Claire nói.
"Việc lấy mẫu không khí có thể cách mạng hóa quá trình giám sát sinh học trên cạn, đồng thời mang lại cơ hội theo dõi thành phần các cộng đồng động vật, phát hiện sự xâm nhập những loài ngoại lai”, cô kết luận.
Các kỹ thuật liên quan đến eDNA không chỉ đóng góp trong lĩnh vực động vật học. Nhiều nhà khảo cổ học đang chiết xuất eDNA trong bụi bẩn từ quần thể hang động để nghiên cứu về cuộc sống người cổ đại. Ngoài ra, eDNA từ lõi của Bắc Cực tiết lộ nơi voi ma mút và một số động vật Kỷ Băng hà khác từng đi lang thang.
Lĩnh vực y học cũng áp dụng một số kỹ thuật tương tự để lấy eDNA trong nước thải, qua đó giúp phát hiện và theo dõi COVID-19 ở con người.
Nguồn: CNN
Hai nhóm nghiên cứu độc lập, một ở Đan Mạch và nhóm còn lại ở Anh và Canada, đã thực hiện thu thập mẫu thử tại Vườn thú Copenhagen ở Đan Mạch và Công viên Sở thú Hamerton ở Anh. Họ muốn kiểm tra liệu DNA trong không khí có thể giúp phát hiện các loài động vật khác nhau hay không.
Tất cả các sinh vật sống, bao gồm cả con người, mỗi ngày đều thải ra rất nhiều vật liệu di truyền vào trong môi trường không khí khi bài tiết chất thải, chảy máu, rụng da hoặc lông. Nếu bạn chưa biết thì trung bình mỗi ngày có khoảng 50 triệu tế bào da trên cơ thể con người chết.
Trong những năm gần đây, các nhà khoa học bảo tồn đã sắp xếp trình tự eDNA trong nước để theo dõi một số loài nhất định, quần thể sa giông có mào lớn ở Anh. Tuy nhiên, theo dõi eDNA trong không khí là một thách thức lớn hơn vì không khí loãng hơn nước nhiều.
Hai nhóm nghiên cứu sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để lọc DNA khỏi không khí. Cả hai đều thành công trong việc xác định các loài động vật cực ít lộ diện đang sinh sống trong khu vực đó. Công trình nghiên cứu của họ đã được công bố trên tạp chí Current Biology hôm thứ Năm (6/1).
Đối với nhóm nghiên cứu Copenhagen, họ đã phát hiện 49 loài động vật có xương sống, bao gồm 30 loài động vật có vú. “Chúng tôi rất ngạc nhiên khi thấy kết quả. Chỉ bằng 40 mẫu, chúng tôi lại có thể phát hiện tận 49 loài, bao gồm động vật có vú, chim, lưỡng cư, bò sát và cá”, tác giả nghiên cứu cho biết.
“Tại Rainforest House (thuộc Sở thú Copenhagen), chúng tôi thậm chí còn phát hiện ra cá bảy màu trong ao, con lười hai ngón và trăn Boa. Khi lấy mẫu không khí chỉ ở một địa điểm ngoài trời, chúng tôi phát hiện nhiều loài động vật có lối vào chuồng trại nằm ngay chỗ đó, như vẹt kea, đà điểu và tê giác”, Globe tại Đại học Copenhagen và là tác giả chính của nghiên cứu Đan Mạch, cho biết.
Nhóm nghiên cứu Copenhagen đã sử dụng một chiếc quạt để hút không khí từ vườn thú cũng như môi trường chứa vật liệu di truyền từ hơi thở, nước bọt hoặc lông - hoặc bất cứ thứ gì đủ nhỏ để trở thành eDNA và đang trôi nổi trong không khí.
Nhóm tiến hành lọc phần không khí này, DNA được chiết xuất và sao chép trước khi được giải trình tự. Sau quá trình xử lý, họ so sánh trình tự DNA với cơ sở dữ liệu tham chiếu để xác định tên loài. Cả hai đội đã phát hiện ra nhiều loài không sống trong vườn thú, bao gồm cả loài nhím Á-Âu - đang bị đe dọa ở Anh - được phát hiện từ bên ngoài Vườn thú Hamerton. Ngoài ra, eDNA của voọc nước và sóc đỏ cũng được phát hiện xung quanh Vườn thú Copenhagen.
Mặc dù các nhà nghiên cứu lưu ý mật độ động vật gần sở thú có thể cường điệu quá mức kết quả dò tìm thực tế, nhưng họ tin rằng kỹ thuật này giúp tái định hình cách giới khoa học lập bản đồ loài, loại bỏ nhu cầu bẫy ảnh, giám sát trực tiếp tại hiện trường.
"Bản chất không xâm lấn của phương pháp này khiến nó đặc biệt phù hợp với các loài dễ bị tổn thương, có nguy cơ tuyệt chủng cao, hoặc trong môi trường khó tiếp cận như hang động, vách đá. Chúng ta giờ đây có thể kiểm tra loài vật nào đang sinh sống ở khu vực đó mà không cần nhìn thấy tận mắt”, Claire nói.
"Việc lấy mẫu không khí có thể cách mạng hóa quá trình giám sát sinh học trên cạn, đồng thời mang lại cơ hội theo dõi thành phần các cộng đồng động vật, phát hiện sự xâm nhập những loài ngoại lai”, cô kết luận.
Các kỹ thuật liên quan đến eDNA không chỉ đóng góp trong lĩnh vực động vật học. Nhiều nhà khảo cổ học đang chiết xuất eDNA trong bụi bẩn từ quần thể hang động để nghiên cứu về cuộc sống người cổ đại. Ngoài ra, eDNA từ lõi của Bắc Cực tiết lộ nơi voi ma mút và một số động vật Kỷ Băng hà khác từng đi lang thang.
Lĩnh vực y học cũng áp dụng một số kỹ thuật tương tự để lấy eDNA trong nước thải, qua đó giúp phát hiện và theo dõi COVID-19 ở con người.
Nguồn: CNN
