Mẫu ADN cổ xưa nhất hé lộ hệ sinh thái đặc biệt 2 triệu năm tuổi

Lớp trầm tích bị đóng băng tại hệ tầng Kap Kobenhavn ở phía bắc Greenland, nơi các nhà khoa học tìm thấy các mẫu ADN 2 triệu năm tuổi. Ảnh: AFP/TTXVN

Các mẫu ADN 2 triệu năm tuổi này cho thấy vùng cực phần lớn không có sự sống hiện nay từng là nơi sinh sống của nhiều loài thực vật và động vật - bao gồm các động vật có vú như voi răng mấu, tuần lộc, thỏ rừng, chuột lemming, ngỗng và cây bạch dương. Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Nature số ra ngày 7/12.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng sự pha trộn giữa các loại cây và động vật ở vùng ôn đới và vùng Bắc Cực đã phản ánh một loại hệ sinh thái chưa từng được biết đến trước đây và cũng không có hệ sinh thái hiện đại tương đương. Hệ sinh thái này đóng vai trò như bản đồ di truyền về cách thức các loài thể thích nghi với khí hậu ấm hơn.

Trong chuyến thám hiểm năm 2006, các nhà khoa học Đan Mạch đã phát hiện và tách được ADN môi trường (dấu vết di truyền mà tất cả các sinh vật sống để lại trong môi trường) trong một lượng nhỏ trầm tích lấy từ một vịnh hẹp ở Bắc Băng Dương, ở điểm cực Bắc của Greenland. Sau đó, các nhà khoa học so sánh các đoạn ADN với các dữ liệu ADN hiện có, được thu thập từ cả động vật, thực vật và vi sinh vật đã tuyệt chủng và còn sống. Vật liệu di truyền này đã hé lộ nhiều loài thực vật và sinh vật khác chưa từng được phát hiện tại địa điểm này.

Đồng tác giả nghiên cứu, trợ lý giáo sư tại Trung tâm Lundbeck Foundation GeoGenetics của Đại học Copenhagen, Mikkel Pedersen cho biết dữ liệu này đã khiến các nhà khoa học kinh ngạc về sự hiện diện của loài voi răng mấu tại vùng cực Bắc. Vật liệu di truyền này cũng phá vỡ kỷ lục trước đó về ADN lâu đời nhất thế giới, vốn thuộc một nghiên cứu được công bố vào năm ngoái về răng của voi ma mút sinh sống trên thảo nguyên Siberia hơn 1 triệu năm trước, cũng như kỷ lục trước đó về ADN từ trầm tích.

Giáo sư Eske Willerslev của trường cao đẳng St John thuộc Đại học Cambridge, Giám đốc Trung tâm Lundbeck Foundation GeoGenetics cho hay trong khi ADN từ xương hoặc răng động vật có thể làm sáng tỏ thông tin về một loài riêng lẻ, thì ADN môi trường cho phép các nhà khoa học xây dựng bức tranh về toàn bộ hệ sinh thái. Trong trường hợp này, cộng đồng sinh thái mà các nhà nghiên cứu tái tạo lại đã tồn tại khi nhiệt độ khu vực ấm hơn Greenland ngày nay từ 10 đến 17 độ C.

Các nhà nghiên cứu đã rất ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng những cây tuyết tùng tương tự như những cây được tìm thấy ở tỉnh British Columbia (Canada) ngày nay đã từng mọc ở Bắc Cực cùng với các loài như cây thông rụng lá, hiện đang mọc ở vùng cực Bắc của hành tinh. Họ không tìm thấy ADN của động vật ăn thịt nhưng tin rằng các loài săn mồi - chẳng hạn như gấu, chó sói hay thậm chí là hổ răng kiếm - chắc chắn đã hiện diện trong hệ sinh thái này.

Theo Giáo sư tại Trung tâm Cổ sinh vật học của Đại học Stockholm, Love Dalen, phát hiện này chỉ ra thành phần của các hệ sinh thái tại những thời điểm khác nhau, điều này đóng vai trò quan trọng trong việc nắm được những thay đổi về khí hậu trong quá khứ đã ảnh hưởng đến đa dạng sinh học ở cấp độ loài như thế nào. Đây là điều mà ADN động vật không thể làm được. Ông cũng bày tỏ vui mừng khi nghiên cứu chỉ ra một số loài ôn đới (chẳng hạn như họ hàng của cây vân sam và voi răng mấu) có thể sống ở những vĩ độ cao như vậy.

Giáo sư Willerslev chia sẻ việc trích xuất các đoạn mã di truyền từ trầm tích đã tốn rất nhiều công sức. Các nhà nghiên cứu nhận định việc ADN tự liên kết với bề mặt khoáng chất có thể là lý do khiến nó tồn tại lâu như vậy.

Nghiên cứu sâu hơn về ADN môi trường từ khoảng thời gian này có thể giúp các nhà khoa học hiểu được các loài sinh vật có thể thích nghi với biến đổi khí hậu như thế nào. Đó là kiểu khí hậu con người sẽ phải đối mặt trên Trái Đất do sự nóng lên toàn cầu và nghiên cứu sẽ giúp đem đến một số ý tưởng về cách thiên nhiên sẽ phản ứng với nhiệt độ ngày càng tăng. Việc nắm được chính xác lộ trình này sẽ giúp con người hỗ trợ các loài sinh vật thích nghi được với khí hậu đang thay đổi rất nhanh.