Bui Nhat Minh
Intern Writer
Những con chó này "sống sót vì một lý do", một chuyên gia nói với chúng tôi. Nhưng chính xác thì điều gì gây ra những biến đổi di truyền nhanh chóng này?
Vào ngày 26 tháng 4 năm 1986, thảm họa hạt nhân tồi tệ nhất thế giới đã xảy ra tại Nhà máy điện hạt nhân Chernobyl ở nơi hiện là miền bắc Ukraine. Sau khi một trong những lò phản ứng của nhà máy phát nổ trong một cuộc thử nghiệm, nó đã phun ra bức xạ năng lượng cao không kiểm soát, cuối cùng làm ô nhiễm khoảng 58.000 dặm vuông trên khắp Belarus, Nga và Ukraine. Ngay sau đó, để giảm sự phát tán của các nguyên tố phóng xạ từ vụ tai nạn, những người dọn dẹp được gọi là "người thanh lý" đã được giao nhiệm vụ tiêu hủy hàng nghìn động vật bị ô nhiễm xung quanh nhà máy. Trong số đó có cả những chú chó cưng bị bỏ lại trong quá trình sơ tán.
Ngày nay, ở Chernobyl, mức độ bức xạ còn lại thay đổi trên khắp địa hình, từ mức thấp hơn bức xạ nền tự nhiên - vốn có trong môi trường xung quanh chúng ta, chiếm khoảng một nửa lượng bức xạ trung bình hàng năm của chúng ta - đến mức cao hơn hàng nghìn lần.
Các nhà khoa học vẫn đang tranh luận về việc phơi nhiễm bức xạ dài hạn có thể hoặc không thể tác động đến bộ gen của các sinh vật sống sót và con cháu của chúng trong Khu vực cách ly Chernobyl , khu vực bị phong tỏa, có kích thước bằng Công viên quốc gia Yosemite bao quanh nhà máy. Rốt cuộc, thật khó để xác định mối quan hệ giữa phơi nhiễm bức xạ và những thay đổi ở các sinh vật khác nhau. Không giống như các điều kiện ngăn nắp trong phòng thí nghiệm, các địa điểm ngoài đời thực như Khu vực cách ly bán kính 19 dặm đi kèm với đủ loại yếu tố phức hợp.
Matthew Breen, nhà di truyền học tại Đại học bang North Carolina, cho biết: "Trên thực tế, đây là hỗn hợp các hóa chất độc hại, nguy hiểm và gây ung thư, bất kỳ chất nào trong số đó hoặc sự kết hợp của chúng đều có thể dẫn đến những thay đổi mà chúng ta đang thấy".
Những chú chó sinh sản tự do lang thang trong Khu vực Loại trừ, có thể là hậu duệ của những con vật nuôi bị bỏ rơi, có thể cung cấp một số manh mối về sự phơi nhiễm bức xạ và những thay đổi về mặt di truyền. Trong một nghiên cứu năm 2023, các nhà khoa học đã chỉ ra rằng những chú chó sống trong Khu vực Loại trừ có sự khác biệt về mặt di truyền so với các cộng đồng chó gần đó. Nhưng theo nghiên cứu mới được công bố vào tháng 12 năm 2024, mà Breen đã hợp tác, những khác biệt đó có thể không chỉ là kết quả của bức xạ, như một số chuyên gia đã nghi ngờ.
Vậy nếu những chú chó ở Chernobyl không trải qua quá trình tiến hóa nhanh chóng do tác động trực tiếp của bức xạ, vậy thì nguyên nhân là gì?
Loại công việc thám tử di truyền này ở các vùng thảm họa không tập trung vào các loài động vật có vú lớn như chó cho đến tận gần đây. Giờ đây, các nhà nghiên cứu như Breen đang sử dụng các phương pháp sàng lọc công nghệ cao, ngày càng nhạy cảm để tìm ra câu trả lời mà trước đây không thể thực hiện được.
Vào năm 2017, một nhóm nghiên cứu từ Hoa Kỳ và Châu Âu đã bắt đầu thu thập và phân tích các mẫu gen từ những con chó đi lang thang trong và xung quanh Khu vực loại trừ. Họ đã tìm thấy sự khác biệt rõ rệt về mặt di truyền trong quần thể Khu vực loại trừ so với những con chó sống ở các quốc gia Đông Âu lân cận, và thậm chí cả những con chó sống cách đó khoảng 10 dặm ở Thành phố Chernobyl, theo bài báo năm 2023 .
Trong công trình năm 2024 của mình, Breen và các đồng nghiệp đã tìm kiếm tỷ lệ đột biến tăng lên ở cấp độ nhiễm sắc thể và cấp độ bộ gen, và thậm chí còn phóng to vào các nucleotide đơn của chó, các khối xây dựng phân tử của DNA. Mặc dù những con chó cách xa vụ tai nạn khoảng 30 thế hệ, những đột biến này sẽ được truyền sang các quần thể hiện tại nếu chúng mang lại lợi thế sống sót.
Cuối cùng, việc tìm kiếm tỷ lệ đột biến cao hơn do tiếp xúc với bức xạ đã không mang lại kết quả.
Nhưng nghiên cứu này có thể tiến xa hơn một bước: điều quan trọng là phải xác định xem những thay đổi về gen được thấy ở những con chó trong Khu vực loại trừ có thể ảnh hưởng đến khả năng sống sót và sinh sản hay không, Christelle Adam-Guillermin, một nhà nghiên cứu cấp cao tại Cơ quan bảo vệ bức xạ và an toàn hạt nhân của Pháp cho biết. Điều này đòi hỏi phải liên kết những khác biệt về gen của những con chó với những thay đổi tiềm ẩn trong biểu hiện gen và phản ứng chức năng (như những thay đổi về kiểu hình). Breen cho biết nhóm nghiên cứu sẽ cần lấy nhiều mẫu máu hơn ở Khu vực loại trừ, nhưng các đồng nghiệp của ông đã không thể làm như vậy kể từ năm 2020 do Chiến tranh Nga-Ukraine đang diễn ra.
Adam-Guillermin cho biết: “Nếu bạn muốn đi xa hơn và thực sự hiểu được hậu quả của những thay đổi này, bạn sẽ cần có phản ứng ở cấp độ gen, protein, kiểu hình để có bằng chứng có sức nặng khác”.
Một số loài xung quanh Chernobyl dường như đã có kết quả khác. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng tỷ lệ đột biến gia tăng ở Daphnia , một loại giáp xác nhỏ, và loài gặm nhấm được gọi là chuột đồng bờ có thể liên quan đến việc tiếp xúc với bức xạ mãn tính kể từ khi xảy ra sự cố. Nghiên cứu từ đồng tác giả của Breen, Timothy Mousseau tại Đại học Nam Carolina, chỉ ra các dấu hiệu gia tăng đột biến, các vấn đề về sức khỏe và sự suy giảm quần thể ở các sinh vật sống trong Vùng loại trừ như chim , côn trùng và một số loài động vật có vú . Các nhóm nghiên cứu khác vẫn không tìm thấy bằng chứng nào cho thấy bức xạ đang làm giảm một số quần thể động vật khác trong Vùng loại trừ, bao gồm nai sừng tấm, hươu đỏ và lợn rừng . Ngay cả ở những khu vực bị ô nhiễm nặng, quần thể động vật có vú dường như vẫn ổn định .
Những kết quả khác biệt này có thể có một số lời giải thích, bao gồm các phương pháp nghiên cứu khác nhau và tác động của các yếu tố gây nhiễu trong môi trường xung quanh. Adam-Guillermin cho biết các kết quả khác nhau giữa các loài cũng có thể là do sự khác biệt về mặt sinh học. Phản ứng của một sinh vật nhất định đối với bức xạ phụ thuộc vào các yếu tố như độ nhạy cảm riêng biệt của chúng đối với bức xạ và hiệu quả trong việc xử lý tổn thương DNA, cùng với môi trường cụ thể và khả năng (hoặc không có khả năng) di cư của sinh vật đó.
Ví dụ, cây cối không thể tự nhiên rời khỏi Rừng Đỏ vẫn còn bị ô nhiễm nặng gần nhà máy Chernobyl. Megan Dillon, một nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học bang North Carolina, người đã làm việc trong cả hai nghiên cứu trên chó, cho biết chúng có thể tích tụ mức độ phóng xạ cao khi hấp thụ chất dinh dưỡng từ đất. Điều này có thể giúp giải thích tại sao các nhà khoa học phát hiện ra tỷ lệ đột biến tăng ở cây thông trong Khu vực loại trừ, chẳng hạn.
Trong khi đó, những chú chó được nghiên cứu gần đây trong Khu vực loại trừ có xu hướng chơi với những người vẫn đang làm việc trong khu vực xung quanh nhà máy điện, nơi có mức độ bức xạ tương đối thấp hiện nay. Trên thực tế, nhóm nghiên cứu không thể tìm thấy bất kỳ bằng chứng đáng kể nào về việc tiếp xúc với bức xạ ở những chú chó khi sử dụng đầu dò toàn thân , tác giả nghiên cứu Norman Kleiman, một nhà khoa học về sức khỏe môi trường tại Đại học Columbia cho biết.
"Chó không ngu ngốc", Kleiman nói. "Chúng tụ tập ở nơi có người, nơi chúng sẽ được cho ăn".
Hiện tại, nguyên nhân gây ra sự khác biệt về mặt di truyền giữa các quần thể chó vẫn chưa rõ ràng. Dillon cho biết, đó có thể là một lời giải thích khá đơn giản. Trong các quần thể nhỏ, biệt lập như những con chó ở Khu vực loại trừ, tần suất của một số phiên bản gen nhất định có thể dao động ngẫu nhiên—một hiện tượng được gọi là trôi dạt di truyền . Điều này có thể khiến một số đặc điểm biến mất khỏi quần thể hoặc trở nên cực kỳ phổ biến, có khả năng giải thích cấu tạo di truyền độc đáo của những con chó này.
Cũng có một khả năng thú vị hơn—đó là quá trình chọn lọc tự nhiên đã ưu ái những chú chó có thể tự bảo vệ mình khỏi vô số chất độc đang lan tỏa trong khu vực. Ngoài bức xạ, động vật hoang dã trong Khu vực loại trừ cũng đã tiếp xúc với hàng nghìn tấn chì đổ vào lò phản ứng bị phá hủy sau sự cố, cùng với hàng đống thuốc trừ sâu được phun trong khu vực, cùng với nhiều mối nguy hiểm khác.
Breen cho biết: "Có thể là do hậu quả của thảm họa thảm khốc xảy ra cách đây 38 năm, những chú chó sống sót sau vụ việc đó đã sống sót vì một lý do nào đó". (Popularmechanics)
Vào ngày 26 tháng 4 năm 1986, thảm họa hạt nhân tồi tệ nhất thế giới đã xảy ra tại Nhà máy điện hạt nhân Chernobyl ở nơi hiện là miền bắc Ukraine. Sau khi một trong những lò phản ứng của nhà máy phát nổ trong một cuộc thử nghiệm, nó đã phun ra bức xạ năng lượng cao không kiểm soát, cuối cùng làm ô nhiễm khoảng 58.000 dặm vuông trên khắp Belarus, Nga và Ukraine. Ngay sau đó, để giảm sự phát tán của các nguyên tố phóng xạ từ vụ tai nạn, những người dọn dẹp được gọi là "người thanh lý" đã được giao nhiệm vụ tiêu hủy hàng nghìn động vật bị ô nhiễm xung quanh nhà máy. Trong số đó có cả những chú chó cưng bị bỏ lại trong quá trình sơ tán.
Ngày nay, ở Chernobyl, mức độ bức xạ còn lại thay đổi trên khắp địa hình, từ mức thấp hơn bức xạ nền tự nhiên - vốn có trong môi trường xung quanh chúng ta, chiếm khoảng một nửa lượng bức xạ trung bình hàng năm của chúng ta - đến mức cao hơn hàng nghìn lần.
Các nhà khoa học vẫn đang tranh luận về việc phơi nhiễm bức xạ dài hạn có thể hoặc không thể tác động đến bộ gen của các sinh vật sống sót và con cháu của chúng trong Khu vực cách ly Chernobyl , khu vực bị phong tỏa, có kích thước bằng Công viên quốc gia Yosemite bao quanh nhà máy. Rốt cuộc, thật khó để xác định mối quan hệ giữa phơi nhiễm bức xạ và những thay đổi ở các sinh vật khác nhau. Không giống như các điều kiện ngăn nắp trong phòng thí nghiệm, các địa điểm ngoài đời thực như Khu vực cách ly bán kính 19 dặm đi kèm với đủ loại yếu tố phức hợp.
Matthew Breen, nhà di truyền học tại Đại học bang North Carolina, cho biết: "Trên thực tế, đây là hỗn hợp các hóa chất độc hại, nguy hiểm và gây ung thư, bất kỳ chất nào trong số đó hoặc sự kết hợp của chúng đều có thể dẫn đến những thay đổi mà chúng ta đang thấy".
Những chú chó sinh sản tự do lang thang trong Khu vực Loại trừ, có thể là hậu duệ của những con vật nuôi bị bỏ rơi, có thể cung cấp một số manh mối về sự phơi nhiễm bức xạ và những thay đổi về mặt di truyền. Trong một nghiên cứu năm 2023, các nhà khoa học đã chỉ ra rằng những chú chó sống trong Khu vực Loại trừ có sự khác biệt về mặt di truyền so với các cộng đồng chó gần đó. Nhưng theo nghiên cứu mới được công bố vào tháng 12 năm 2024, mà Breen đã hợp tác, những khác biệt đó có thể không chỉ là kết quả của bức xạ, như một số chuyên gia đã nghi ngờ.
Vậy nếu những chú chó ở Chernobyl không trải qua quá trình tiến hóa nhanh chóng do tác động trực tiếp của bức xạ, vậy thì nguyên nhân là gì?
Loại công việc thám tử di truyền này ở các vùng thảm họa không tập trung vào các loài động vật có vú lớn như chó cho đến tận gần đây. Giờ đây, các nhà nghiên cứu như Breen đang sử dụng các phương pháp sàng lọc công nghệ cao, ngày càng nhạy cảm để tìm ra câu trả lời mà trước đây không thể thực hiện được.
Vào năm 2017, một nhóm nghiên cứu từ Hoa Kỳ và Châu Âu đã bắt đầu thu thập và phân tích các mẫu gen từ những con chó đi lang thang trong và xung quanh Khu vực loại trừ. Họ đã tìm thấy sự khác biệt rõ rệt về mặt di truyền trong quần thể Khu vực loại trừ so với những con chó sống ở các quốc gia Đông Âu lân cận, và thậm chí cả những con chó sống cách đó khoảng 10 dặm ở Thành phố Chernobyl, theo bài báo năm 2023 .
Trong công trình năm 2024 của mình, Breen và các đồng nghiệp đã tìm kiếm tỷ lệ đột biến tăng lên ở cấp độ nhiễm sắc thể và cấp độ bộ gen, và thậm chí còn phóng to vào các nucleotide đơn của chó, các khối xây dựng phân tử của DNA. Mặc dù những con chó cách xa vụ tai nạn khoảng 30 thế hệ, những đột biến này sẽ được truyền sang các quần thể hiện tại nếu chúng mang lại lợi thế sống sót.
Cuối cùng, việc tìm kiếm tỷ lệ đột biến cao hơn do tiếp xúc với bức xạ đã không mang lại kết quả.
Nhưng nghiên cứu này có thể tiến xa hơn một bước: điều quan trọng là phải xác định xem những thay đổi về gen được thấy ở những con chó trong Khu vực loại trừ có thể ảnh hưởng đến khả năng sống sót và sinh sản hay không, Christelle Adam-Guillermin, một nhà nghiên cứu cấp cao tại Cơ quan bảo vệ bức xạ và an toàn hạt nhân của Pháp cho biết. Điều này đòi hỏi phải liên kết những khác biệt về gen của những con chó với những thay đổi tiềm ẩn trong biểu hiện gen và phản ứng chức năng (như những thay đổi về kiểu hình). Breen cho biết nhóm nghiên cứu sẽ cần lấy nhiều mẫu máu hơn ở Khu vực loại trừ, nhưng các đồng nghiệp của ông đã không thể làm như vậy kể từ năm 2020 do Chiến tranh Nga-Ukraine đang diễn ra.
Adam-Guillermin cho biết: “Nếu bạn muốn đi xa hơn và thực sự hiểu được hậu quả của những thay đổi này, bạn sẽ cần có phản ứng ở cấp độ gen, protein, kiểu hình để có bằng chứng có sức nặng khác”.
Một số loài xung quanh Chernobyl dường như đã có kết quả khác. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng tỷ lệ đột biến gia tăng ở Daphnia , một loại giáp xác nhỏ, và loài gặm nhấm được gọi là chuột đồng bờ có thể liên quan đến việc tiếp xúc với bức xạ mãn tính kể từ khi xảy ra sự cố. Nghiên cứu từ đồng tác giả của Breen, Timothy Mousseau tại Đại học Nam Carolina, chỉ ra các dấu hiệu gia tăng đột biến, các vấn đề về sức khỏe và sự suy giảm quần thể ở các sinh vật sống trong Vùng loại trừ như chim , côn trùng và một số loài động vật có vú . Các nhóm nghiên cứu khác vẫn không tìm thấy bằng chứng nào cho thấy bức xạ đang làm giảm một số quần thể động vật khác trong Vùng loại trừ, bao gồm nai sừng tấm, hươu đỏ và lợn rừng . Ngay cả ở những khu vực bị ô nhiễm nặng, quần thể động vật có vú dường như vẫn ổn định .
Những kết quả khác biệt này có thể có một số lời giải thích, bao gồm các phương pháp nghiên cứu khác nhau và tác động của các yếu tố gây nhiễu trong môi trường xung quanh. Adam-Guillermin cho biết các kết quả khác nhau giữa các loài cũng có thể là do sự khác biệt về mặt sinh học. Phản ứng của một sinh vật nhất định đối với bức xạ phụ thuộc vào các yếu tố như độ nhạy cảm riêng biệt của chúng đối với bức xạ và hiệu quả trong việc xử lý tổn thương DNA, cùng với môi trường cụ thể và khả năng (hoặc không có khả năng) di cư của sinh vật đó.
Ví dụ, cây cối không thể tự nhiên rời khỏi Rừng Đỏ vẫn còn bị ô nhiễm nặng gần nhà máy Chernobyl. Megan Dillon, một nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học bang North Carolina, người đã làm việc trong cả hai nghiên cứu trên chó, cho biết chúng có thể tích tụ mức độ phóng xạ cao khi hấp thụ chất dinh dưỡng từ đất. Điều này có thể giúp giải thích tại sao các nhà khoa học phát hiện ra tỷ lệ đột biến tăng ở cây thông trong Khu vực loại trừ, chẳng hạn.
Trong khi đó, những chú chó được nghiên cứu gần đây trong Khu vực loại trừ có xu hướng chơi với những người vẫn đang làm việc trong khu vực xung quanh nhà máy điện, nơi có mức độ bức xạ tương đối thấp hiện nay. Trên thực tế, nhóm nghiên cứu không thể tìm thấy bất kỳ bằng chứng đáng kể nào về việc tiếp xúc với bức xạ ở những chú chó khi sử dụng đầu dò toàn thân , tác giả nghiên cứu Norman Kleiman, một nhà khoa học về sức khỏe môi trường tại Đại học Columbia cho biết.
"Chó không ngu ngốc", Kleiman nói. "Chúng tụ tập ở nơi có người, nơi chúng sẽ được cho ăn".
Hiện tại, nguyên nhân gây ra sự khác biệt về mặt di truyền giữa các quần thể chó vẫn chưa rõ ràng. Dillon cho biết, đó có thể là một lời giải thích khá đơn giản. Trong các quần thể nhỏ, biệt lập như những con chó ở Khu vực loại trừ, tần suất của một số phiên bản gen nhất định có thể dao động ngẫu nhiên—một hiện tượng được gọi là trôi dạt di truyền . Điều này có thể khiến một số đặc điểm biến mất khỏi quần thể hoặc trở nên cực kỳ phổ biến, có khả năng giải thích cấu tạo di truyền độc đáo của những con chó này.
Cũng có một khả năng thú vị hơn—đó là quá trình chọn lọc tự nhiên đã ưu ái những chú chó có thể tự bảo vệ mình khỏi vô số chất độc đang lan tỏa trong khu vực. Ngoài bức xạ, động vật hoang dã trong Khu vực loại trừ cũng đã tiếp xúc với hàng nghìn tấn chì đổ vào lò phản ứng bị phá hủy sau sự cố, cùng với hàng đống thuốc trừ sâu được phun trong khu vực, cùng với nhiều mối nguy hiểm khác.
Breen cho biết: "Có thể là do hậu quả của thảm họa thảm khốc xảy ra cách đây 38 năm, những chú chó sống sót sau vụ việc đó đã sống sót vì một lý do nào đó". (Popularmechanics)
