Các nhà khoa học hiện có thể thu thập và phân tích ADN được lấy từ không khí loãng để lần ra dấu vết của các loài động vật.
Các nhà khoa học hiện có thể thu thập và phân tích ADN được lấy từ không khí loãng, và các kỹ thuật mới mang tính đột phá này để thay đổi cách nghiên cứu và bảo vệ các loài động vật có nguy cơ tuyệt chủng cũng như hệ sinh thái tự nhiên.
Hai nhóm nhà nghiên cứu làm việc độc lập, một nhóm ở Đan Mạch và nhóm còn lại ở Anh và Canada, đã kiểm tra xem liệu ADN trong không khí có thể được sử dụng để phát hiện các loài động vật khác nhau hay không bằng cách thu thập mẫu tại Vườn thú Copenhagen ở Đan Mạch và Công viên Sở thú Hamerton ở Anh.
Tất cả các sinh vật sống, bao gồm cả con người, truyền một vật chất được gọi là eDNA vào môi trường khi bài tiết chất thải, bài tiết qua da, chảy máu hoặc rụng lông. Trong những năm gần đây, các nhà khoa học bảo tồn đã xác định trình tự eDNA trong nước để theo dõi một số loài nhất định trong môi trường nước, chẳng hạn như quần thể sa giông có mào lớn ở Anh.
Tuy nhiên, việc theo dõi eDNA trong không khí là một thách thức lớn vì mật độ eDNA trong không khí loãng hơn trong nước.
Trong khi hai nhóm nghiên cứu sử dụng các phương pháp khác nhau để lọc ADN trong không khí, cả hai đều thành công trong việc xác định những con vật ẩn nấp gần đó – bên trong khu vực vườn thú và cả bên ngoài.
Nghiên cứu chứng minh khái niệm của hai nhóm đã được đăng trên tạp chí Current Biology vào ngày 06/01/2021.
“Nhóm nghiên cứu đang làm việc tại vườn thú Hamerton đã có thể xác định ADN từ 25 loài động vật khác nhau, bao gồm hổ, vượn cáo và chó hoang dingo”, bà Elizabeth Clare, tác giả chính của nghiên cứu tại Anh kiêm trợ lý giáo sư tại Đại học York ở Canada và là một cựu giảng viên cấp cao tại Đại học Queen Mary ở London, chia sẻ.
Bà Clare nói: “Chúng tôi thậm chí có thể thu thập eDNA từ những động vật ở cách xa nơi chúng tôi thử nghiệm hàng trăm mét mà không có sự sụt giảm đáng kể về nồng độ, và thậm chí từ các tòa nhà kín bên ngoài.”
Nhóm nghiên cứu Copenhagen đã có thể phát hiện 49 loài động vật có xương sống, bao gồm 30 loài động vật có vú. Bà Kristine Bohmann, Phó giáo sư từ Viện Globe tại Đại học Copenhagen và là tác giả chính của nghiên cứu tại Đan Mạch cho biết: “Chúng tôi đã rất ngạc nhiên khi thấy kết quả.”
Bà Bohmann cũng nói: “Chỉ trong 40 mẫu, chúng tôi đã phát hiện 49 loài bao gồm động vật có vú, chim, lưỡng cư, bò sát và cá. Trong sở thú Copenhagen chúng tôi thậm chí còn phát hiện ra cá bảy màu trong ao, con lười hai ngón và trăn. Khi lấy mẫu không khí tại một địa điểm ngoài trời, chúng tôi phát hiện nhiều loài động vật đã tiếp cận với khoảng không này trong khu vực nhất định của vườn thú, chẳng hạn như vẹt kea, đà điểu và tê giác.”
Nhóm nghiên cứu Copenhagen đã sử dụng một chiếc quạt để hút không khí từ vườn thú và môi trường xung quanh, có thể chứa vật chất di truyền từ hơi thở, nước bọt, lông thú hoặc bất kỳ thứ gì đủ nhỏ để trở thành không khí hoặc lơ lửng trong không khí.
Sau đó, không khí được lọc, ADN được chiết xuất và sao chép trước khi được giải trình tự. Sau khi xử lý, trình tự ADN được so sánh với cơ sở dữ liệu tham chiếu để xác định loài động vật.
Cả hai nhóm cũng phát hiện sự hiện diện của các loài động vật không sống tại vườn thú. Họ xác định các loài động vật sống ở các khu vực xung quanh, bao gồm cả loài nhím Âu Á, loài đang bị đe dọa ở Vương quốc Anh. Nhím Âu – Á đã được phát hiện bên ngoài sở thú Hamerton, trong khi chuột đồng nước và sóc đỏ đã được phát hiện xung quanh vườn thú tại Copenhagen.
Các nhà nghiên cứu tin rằng kỹ thuật này có thể giúp các nhà khoa học lập bản đồ các loài, có khả năng loại bỏ đặt camera ẩn, giám sát trực tiếp và nghiên cứu thực địa chuyên sâu.
“Bản chất không xâm lấn của phương pháp này có giá trị trong việc quan sát các loài dễ bị tổn thương hoặc có nguy cơ tuyệt chủng cũng như những loài sống trong môi trường khó tiếp cận, chẳng hạn như trong hang hốc”, bà Clare nói.
Các kỹ thuật liên quan đến eDNA từ các môi trường khác nhau đã tạo ra tác động đáng kể trong nghiên cứu khoa học. Các nhà khảo cổ đang sử dụng eDNA được tìm thấy từ bụi bẩn trong hang động để tìm hiểu về quần thể người cổ đại, trong khi eDNA từ lõi trái đất tại Bắc Cực đã tiết lộ nơi voi ma mút và các động vật Kỷ Băng hà khác thường đi ngang qua. Các kỹ thuật tương tự cũng được sử dụng để lấy mẫu eDNA trong nước thải nhằm phát hiện và theo dõi COVID-19 trong quần thể người.
