DNA 2 triệu năm tuổi có thể gợi ý cho các nhà khoa học về tương lai của Trái Đất?

Kỷ băng hà gợi lên hình ảnh về những phong cảnh băng giá rộng lớn, nhưng không phải lúc nào nó cũng lạnh giá như vậy. Tại một số thời điểm, thời kỳ không có băng giá ấm hơn đã cho phép sự sống phát triển.

Các nhà khoa học đã phát hiện ra DNA hai triệu năm tuổi từ Greenland và họ tin rằng những phát hiện cổ xưa của họ có thể đóng vai trò là “bản đồ chỉ đường” cho tương lai của chúng ta. Đó là DNA lâu đời nhất được phát hiện cho đến nay – DNA lâu đời nhất được phát hiện trước đó có niên đại một triệu năm.

Các nhà nghiên cứu đã mất 16 năm để khám phá ra DNA cổ đại này. Họ đã công bố công trình của mình trên tạp chí Nature.

“Đó chỉ là một cảm giác không thể tin được”, Eske Willerslev, một trong những tác giả của nghiên cứu chia sẻ. Willerslev là giáo sư sinh thái học và tiến hóa tại Đại học Cambridge và là Giám đốc Trung tâm Di truyền địa chất xuất sắc của Đại học Copenhagen.

Thông thường, để hiểu sự sống phát triển như thế nào trong quá khứ, các nhà nghiên cứu thường khám phá thông qua quá trình phân tích hóa thạch. Nhưng hóa thạch cực kỳ hiếm và khó tìm, do đó nó cũng hạn chế hiểu biết của chúng ta về quá khứ.

Vì vậy, nhóm nghiên cứu đã chuyển sự chú ý của họ sang việc trích xuất DNA từ môi trường. Vật liệu di truyền này được gọi là DNA môi trường hoặc eDNA, đến từ các sinh vật từ quá khứ đã thải DNA ra môi trường xung quanh chúng, chẳng hạn như ở các khu vực trên cạn hoặc các vùng nước. Các nhà nghiên cứu ngày nay có thể trích xuất và giải trình tự nó để hiểu rõ hơn về môi trường cổ xưa trên hành tinh của chúng ta.

“Mỗi tế bào trong cơ thể đều chứa DNA. Vì vậy, chúng tôi đang tìm hiểu về DNA từ hiện tại”, Willerslev cho biết trong một đoạn video tóm tắt báo cáo.

Nhóm khoa học đã bắt đầu nghiên cứu này từ mười sáu năm trước tại Hệ tầng Kap Kbenhavn – hiện là một sa mạc cằn cỗi ở Bắc Greenland. Nhưng phải đến vài năm trước, họ mới có thể cải thiện công nghệ trích xuất DNA của mình đủ để loại bỏ thông tin di truyền khỏi các mỏ khoáng sản ở một vịnh nông trong khu vực.

“Các mẫu DNA cổ đại được tìm thấy chôn sâu trong lớp trầm tích đã hình thành hơn 20.000 năm”, Kurt Kjr, giáo sư tại Trung tâm GeoGenetics của Đại học Copenhagen, cho biết trong một thông cáo báo chí.

Sau khi trích xuất DNA, các nhà nghiên cứu đã so sánh các đoạn này với cơ sở dữ liệu di truyền hiện có về thực vật và động vật hoang dã. Đó là một mẫu DNA nhỏ – dài chưa đến một milimét – nhưng nó chứa một lượng lớn thông tin về thế giới cổ đại.

Nhóm nghiên cứu đã xác định niên đại của DNA mới được phát hiện là khoảng hai triệu năm tuổi. Willerslev trước đây nghĩ rằng DNA chỉ có thể tồn tại trong một triệu năm, nhưng nghiên cứu của chính ông đã chứng minh rằng ông đã sai.

Willerslev nói: “DNA có thể phân hủy nhanh chóng, nhưng chúng có thể tồn tại lâu hơn trong những hoàn cảnh thích hợp, giờ đây chúng ta có thể quay ngược thời gian xa hơn bất kỳ ai có thể tưởng tượng được”.

Khi họ phân tích DNA cổ đại này, họ thấy nó chứa bằng chứng di truyền của vô số loài thực vật và động vật. Nhóm nghiên cứu đã xác định được 102 chi – các lớp khoa học – của các loài thực vật như cây Dryas integrifolia ở Bắc cực và những cây như cây tuyết tùng và cây dương, mà ngày nay chúng ta có thể thấy chúng ở phía nam, trong các khu rừng phương bắc của Canada.

Họ cũng phát hiện ra 9 loại động vật lớn, bao gồm các loài được mong đợi như ngỗng và thỏ rừng nhưng cũng có những loài bất ngờ như tuần lộc và cua móng ngựa, thường cư trú xa hơn về phía nam trong vùng nước ấm hơn so với những loài được tìm thấy ở Greenland.

DNA cổ đại này cũng tiết lộ sự hiện diện của voi răng mấu cổ đại – những sinh vật giống voi hiện đại và nhỏ hơn một chút so với voi ma mút lông mịn. Điều này cũng khiến các nhà nghiên cứu ngạc nhiên và thích thú, bởi họ từng suy đoán rằng sẽ không thể tìm thấy bằng chứng về những loài động vật lớn như vậy tại đây.

Thế giới cổ đại được tìm thấy ẩn trong DNA cổ đại này là một thế giới rất khác với thế giới hiện tại của chúng ta nhưng có thể trở nên dễ tưởng tượng hơn khi sự nóng lên toàn cầu tiếp tục.

Các nhà khoa học đã tìm thấy cả các loài ở Bắc Cực và ôn đới sống cùng nhau trong Hệ tầng Kap Kbenhavn, một hệ sinh thái đơn giản là không tồn tại trong thế giới hiện đại của chúng ta.

Các nhà nghiên cứu cho biết những loài động vật thường phát triển mạnh ở vùng khí hậu ấm hơn này có thể sống sót trong khí hậu của Greenland cổ đại, nơi có nhiệt độ trung bình cao hơn nhiệt độ hiện tại từ 11 đến 19 độ C.

Willerslev cho biết khả năng thích ứng của đời sống động vật và thực vật “cao hơn nhiều so với chúng tôi tưởng tượng”, đồng thời cho biết thêm rằng những phát hiện của họ chứng minh “cách tự nhiên có thể phản ứng với nhiệt độ ngày càng tăng”.

Nếu Greenland cổ đại thực sự là một cảnh báo về tương lai khí hậu của chúng ta, thì các nhà khoa học nói rằng chúng ta nên hành động dựa trên kiến thức thu được từ việc nghiên cứu DNA cổ đại này.

Willerslev tin rằng DNA có thể đóng vai trò là bản đồ chỉ đường để chỉnh sửa “cấu trúc di truyền của thực vật và động vật để trở nên kiên cường hơn trước biến đổi khí hậu”, có khả năng ngăn chặn sự tuyệt chủng hàng loạt.

Các nhà nghiên cứu đã có thể mở khóa DNA ở những vùng xa xôi lạnh giá của Greenland, nơi điều kiện khí hậu thuận lợi cho việc bảo quản DNA. Mùa hè tới, họ dự định đến Canada để tiến hành trích xuất DNA tương tự trong một môi trường lạnh giá không kém.

Họ cũng muốn mở rộng nghiên cứu của mình sang những vùng khí hậu ấm hơn – một thách thức tiềm ẩn vì DNA được bảo quản tốt nhất ở những vùng khí hậu lạnh hơn.

Nhưng vì đây là lần đầu tiên các nhà khoa học có thể trích xuất DNA từ đất sét và thạch anh ở Greenland nên họ hy vọng sẽ làm được điều tương tự ở đầu kia của địa cầu. Mở rộng nghiên cứu của họ sang châu Phi – nơi bắt nguồn của nhân loại – có thể làm sáng tỏ sự khởi đầu của loài người.

Willerslev nói: “Nếu chúng ta có thể bắt đầu khám phá DNA cổ đại trong các hạt đất sét từ châu Phi, chúng ta có thể thu thập thông tin đột phá về nguồn gốc của nhiều loài khác nhau – có lẽ thậm chí là kiến thức mới về những con người đầu tiên và tổ tiên của họ”.