eDNA: Công nghệ giải mã dấu vết di truyền giúp phát hiện sinh vật không cần quan sát trực tiếp

Ảnh: ine.uaf

Trong nhiều thế kỷ, các nhà động vật học muốn biết một loài có tồn tại ở đâu thường phải trực tiếp quan sát, đặt bẫy, thu thập mẫu vật hoặc theo dõi dấu chân, tiếng kêu. Tuy nhiên, một cuộc cách mạng âm thầm đang làm thay đổi lĩnh vực này: công nghệ DNA môi trường, hay eDNA (environmental DNA), cho phép con người tìm kiếm sinh vật thông qua những dấu vết di truyền mà chúng để lại trong tự nhiên.

Mọi sinh vật sống đều liên tục phát tán DNA ra môi trường xung quanh. Cá thải tế bào da và chất nhầy vào nước; động vật trên cạn để lại lông, tế bào da, phân hoặc nước tiểu trên mặt đất; còn thực vật giải phóng các mảnh vật chất di truyền từ lá và rễ. Các nhà khoa học chỉ cần lấy mẫu nước, đất, không khí hoặc bùn, sau đó phân tích các đoạn DNA có trong mẫu để xác định những loài từng xuất hiện tại khu vực đó.

Ảnh: nationalgeographicbrasil

Một trong những ưu điểm lớn nhất của eDNA là khả năng phát hiện các loài quý hiếm mà phương pháp truyền thống khó tìm thấy. Thay vì phải lặn hàng giờ để tìm một loài cá hiếm dưới đáy hồ, các nhà nghiên cứu chỉ cần lấy một mẫu nước và tìm kiếm dấu vết DNA của loài đó. Điều này đặc biệt quan trọng trong công tác bảo tồn các loài đang nguy cấp hoặc sinh sống ở những môi trường khó tiếp cận.

Công nghệ eDNA cũng đang làm thay đổi cách con người nghiên cứu đa dạng sinh học. Một mẫu nước nhỏ từ sông, hồ hoặc đại dương có thể chứa thông tin về hàng chục, thậm chí hàng trăm loài sinh vật khác nhau. Nhờ đó, các nhà khoa học có thể lập bản đồ hệ sinh thái nhanh hơn, theo dõi sự xuất hiện của các loài xâm lấn và đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đối với quần thể động vật.

Trong lĩnh vực cổ sinh vật học và nghiên cứu quá khứ, eDNA còn mở ra nhiều triển vọng. Các nhà khoa học đã phát hiện dấu vết DNA cổ trong các lớp băng vĩnh cửu và trầm tích có niên đại hàng nghìn năm, góp phần tái dựng những hệ sinh thái đã biến mất mà không cần tìm thấy các hóa thạch hoàn chỉnh.

Tuy nhiên, eDNA không phải là một "chiếc máy thần kỳ". DNA trong môi trường có thể bị phân hủy bởi ánh sáng, nhiệt độ hoặc vi sinh vật. Bên cạnh đó, việc phát hiện DNA chỉ chứng minh một sinh vật từng xuất hiện tại khu vực đó, chứ chưa thể xác định chính xác số lượng cá thể hay tình trạng sức khỏe của quần thể.

Dù vẫn còn những hạn chế nhất định, eDNA đang trở thành một trong những công cụ quan trọng nhất của ngành động vật học hiện đại. Công nghệ này giúp con người khám phá những thế giới sinh học từng bị che giấu, từ đáy đại dương sâu thẳm đến những khu rừng hoang sơ, bằng cách "lắng nghe" những dấu vết di truyền mà sự sống để lại.