Bất ngờ với "tuổi thọ" thực sự của DNA

Các nhà khoa học đã sử dụng kỹ thuật gien để xác định hài cốt cũng như tìm cách hồi sinh các loài sinh vật đã tuyệt chủng.

Tiến sĩ Jo Appleby, giảng viên tại Đại học Leicester phát biểu tại cuộc họp báo về bộ xương của Vua Richard III vào ngày 4/2/2013.;Ảnh: Andrew Cowie/AFP.

Vào năm 2013, theo các chuyên gia từ Đại học Leicester, bằng kỹ thuật đối chiếu DNA với hậu duệ của chị gái nhà vua, người ta đã giám định và xác nhận bộ hài cốt được tìm thấy bên dưới bãi đỗ xe ở Leicester chính là của Vua Richard III. Vậy, thời gian tồn tại của DNA là bao lâu khi mà vị vua này đã sống cách đây hàng trăm năm?

Theo lý thuyết thì khoảng thời gian này có thể kéo dài từ một tháng cho đến một triệu năm. Tốc độ phân rã của DNA sẽ phụ thuộc vào các điều kiện lưu giữ cũng như bao bọc. Trên hết, nó phụ thuộc vào việc liệu DNA có tiếp xúc với nhiệt, nước, ánh sáng và oxy hay không.

Nếu thi thể bị phơi dưới nắng và mưa, DNA sẽ chỉ hữu hiệu trong vài tuần, còn nếu được chôn sâu dưới vài mét đất, con số sẽ vào khoảng 1.000 đến 10.000 năm.

Trong điều kiện được ướp trong lớp băng ở Nam Cực, DNA thậm chí có thể tồn tại từ vài trăm đến hàng trăm ngàn năm. Ở trạng thái tốt nhất thì mẫu vật nên được làm khô, hút chân không và đông lạnh ở khoảng -80 độ C. Mặc dù vậy, bức xạ xung quanh vẫn có thể khiến cho DNA trở nên biến đổi đến mức khó nhận ra trước khi nó kịp kỷ niệm sinh nhật lần thứ một triệu của mình.

Một số nhà khoa học vẫn còn tranh luận về việc DNA có thể tồn tại vượt ngoài các ước tính lý thuyết của con người. Trên thực tế, một vài nhà khoa học đã tuyên bố tìm thấy DNA hàng trăm triệu năm tuổi. Vào năm 2009, một nhóm các nhà nghiên cứu xác nhận họ đã tìm thấy DNA 419 triệu năm tuổi bên trong các mỏ muối cổ tại lưu vực Michigan, Mỹ. Nếu được xác thực, đó sẽ là DNA lâu đời nhất từng được tìm thấy.

Tuy nhiên, một số chuyên gia nghiên cứu DNA cổ đại tỏ ra vô cùng hoài nghi về những tuyên bố này. Các nhà khoa học nghiên cứu về xương chim đã ước tính rằng trong điều kiện lý tưởng, DNA có chu kỳ bán rã khoảng 521 năm, có nghĩa là nó sẽ bị tổn hại nhiều đến mức trở nên vô dụng sau khoảng 1 triệu năm.

Có thể vị triệu phú John Hammond trong bộ phim khoa học viễn tưởng nỗi tiếng Công viên kỷ Jura từng nói với bạn rằng hổ phách có thể bảo quản DNA không bị tổn hại, nhưng sự thực không phải như vậy. Mặc dù nhựa cây hóa thạch có thể bảo quản bộ xương của côn trùng trong hàng chục triệu năm, nhưng DNA bên trong nó thì không có kết cục đẹp như vậy, thay vào đó sẽ bị phá vỡ rất nhanh. Khi sinh vật chết đi, các enzym được giải phóng và bắt đầu phá vỡ DNA gần như ngay lập tức.

Tương tự như vậy, các xác ướp Ai Cập có vẻ được bảo quản rất tốt, nhiều protein có trong tóc và cơ bắp vẫn còn nguyên vẹn, nhưng thực chất các DNA bên trong thường sẽ bị phân hủy cực nhanh trong nền nhiệt độ cao. Theo nguyên tắc chung, hình thái bên ngoài sẽ không thể đánh giá được liệu DNA đã bị ảnh hưởng hay chưa.

Có lẽ DNA lâu đời nhất từng được tìm thấy là trong lớp bùn đông lạnh được lấy từ đáy của một tảng băng ở Greenland. Nó được ước tính 450.000 đến 800.000 tuổi. Mẫu vật chứa vật liệu di truyền từ bướm, cây thông và những sinh vật khác. Lớp bùn đông lạnh này đã phá vỡ kỷ lục trước đó của những cây đông lạnh trong băng tại Siberia, tồn tại từ 400.000 năm trước.

DNA của người Neanderthal được tìm thấy vào khoảng 100.000 năm tuổi.

Khi nói đến người hiện đại, DNA cổ nhất từng được phục hồi cho đến nay chỉ vào khoảng 5.000 đến 7.000 năm tuổi. Vào năm 2008, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các mẫu DNA hàng ngàn năm tuổi để sắp xếp trình tự bộ gien của voi ma mút đã tuyệt chủng.

Trong lúc nhiều người thắc mắc liệu con người có thể nhân bản vô tính một chủng loại sinh vật nào đó hay không, thì một nghiên cứu đã được tiến hành với DNA của voi ma mút, kết quả là chúng ta không thể. Các nhà nghiên cứu Tây Ban Nha đã thành công trong việc hồi sinh một loài dê núi Alps đã tuyệt chủng vào năm 2009, tuy nhiên nó đã chết vì khó thở trong 7 phút sau đó, nhiều khả năng là do sai sót bên trong DNA được dựng lại.

Trong nỗ lực xác định chính xác hài cốt Vua Richard III của Anh, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một loại DNA được gọi là DNA ty thể vì nó được chứa bên trong ty thể của tế bào chứ không phải trong nhân tế bào. DNA ty thể không chứa bộ gien người hoàn chỉnh, khiến nó không thể hữu dụng cho nhiều mục đích khác nhau của các nhà nghiên cứu. Tuy nhiên, vì số lượng của chúng khá dồi dào – thường có hàng trăm ty thể trong một tế bào - vì thế tỷ lệ tìm thấy DNA ty thể còn nguyên vẹn cao hơn DNA nằm trong nhân tế bào.

Giang Vu theo Slate