Vào ngày 26 tháng 4 năm 1986, lò phản ứng hạt nhân Chernobyl tại miền bắc Ukraine—khi đó thuộc Liên Xô—đã phát nổ, thả ra một lượng lớn phóng xạ vào không trung. Gần bốn thập kỷ sau thảm họa hạt nhân lớn nhất thế giới này, nhà máy điện Chernobyl cùng nhiều khu vực xung quanh vẫn còn bỏ hoang, ít nhất là với con người.
Thế giới tự nhiên đã phục hồi và tồn tại nhờ vào sự vắng mặt của con người. Trong số những loài động vật hồi sinh này, có hàng ngàn chú chó hoang, nhiều chú là hậu duệ của những chú chó cưng đã bị bỏ lại trong cuộc sơ tán khẩn cấp cách đây nhiều năm. Khi kỷ niệm 40 năm thảm họa Chernobyl đang đến gần, các nhà sinh vật học đang tiến hành nghiên cứu kỹ lưỡng hơn về các loài động vật sống trong khu vực cấm Chernobyl (CEZ), có diện tích gần tương đương với công viên quốc gia Yosemite, để tìm hiểu xem việc bị phơi nhiễm với phóng xạ suốt nhiều thập kỷ có thể đã thay đổi bộ gen của các loài động vật như thế nào—và có thể, thậm chí, đẩy nhanh quá trình tiến hóa.
Đội ngũ các nhà khoa học từ Đại học Nam Carolina và Viện Nghiên cứu Genôm Nhân loại Quốc gia đã bắt đầu phân tích DNA của 302 chú chó hoang được tìm thấy trong hoặc xung quanh CEZ để hiểu rõ hơn việc phóng xạ có thể đã làm biến đổi bộ gen của chúng ra sao. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science Advances năm 2023. Co-tác giả Elaine Ostrander, một chuyên gia về gen của chó từ Viện Nghiên cứu Genôm Nhân loại Quốc gia, đã đặt ra câu hỏi: “Liệu chúng có những đột biến nào giúp chúng sinh sống và sinh sản thành công trong khu vực này không? Chúng phải đối mặt với những thách thức gì và đã điều chỉnh gen của mình như thế nào?”
Ý tưởng về việc phóng xạ có thể thúc đẩy tiến hóa tự nhiên không phải là điều mới mẻ. Việc chiếu xạ có chủ đích lên hạt giống trong không gian để tạo ra những đột biến có lợi là một phương pháp đã được nhiều người áp dụng để phát triển những loại cây trồng phù hợp trong bối cảnh biến đổi khí hậu.
Trong suốt những năm qua, các nhà khoa học đã nghiên cứu nhiều loài động vật sống trong CEZ, bao gồm vi khuẩn, gặm nhấm và thậm chí là cả chim. Một nghiên cứu vào năm 2016 phát hiện ra rằng ếch cây phương Đông (Hyla orientalis), thường có màu xanh, lại phổ biến hơn với màu đen trong khu vực này. Các nhà sinh vật học cho rằng, những chú ếch này đã trải qua một đột biến có lợi trong sắc tố melanin—chất quyết định màu sắc của da—giúp chúng giảm bớt và trung hòa một phần phóng xạ xung quanh.
Điều này khiến các nhà khoa học tự hỏi: liệu có điều gì tương tự đang diễn ra với những chú chó hoang tại Chernobyl không? Nghiên cứu cho thấy rằng những chú chó hoang sống gần nhà máy điện Chernobyl có những khác biệt di truyền rõ rệt so với những chú chó sống chỉ cách đó khoảng 16 km tại thành phố Chernobyl. Mặc dù điều này có thể gợi ý rằng những chú chó này đã trải qua một cuộc cách mạng nhanh chóng trong tiến hóa do ảnh hưởng của phóng xạ, nhưng đây chỉ là bước đầu tiên trong việc chứng minh giả thuyết này.
Tuy nhiên, một nhà khoa học môi trường cho biết rằng những nghiên cứu này có thể rất phức tạp, chủ yếu do việc phân biệt giữa những đột biến do phóng xạ và các yếu tố khác như hiện tượng giao phối cận huyết là rất khó khăn. Kể từ khi nghiên cứu ban đầu được công bố, một số nhà nghiên cứu khác cũng đã khám phá vấn đề này và đưa ra các kết quả trái ngược. Trên thực tế, một nghiên cứu được công bố gần hai năm sau đó tự tin khẳng định rằng chúng ta có thể loại bỏ phóng xạ khỏi danh sách những nguyên nhân giải thích tình trạng hiện tại của quần thể chó Chernobyl. Nghiên cứu này, được công bố trên tạp chí PLOS One bởi các nhà khoa học từ Đại học bang Bắc Carolina và Trường Y tế Công cộng Mailman thuộc Đại học Columbia, đã phân tích ở mức độ nhiễm sắc thể, mức độ genome, và thậm chí cả nucleotides của những chú chó Chernobyl, và không tìm thấy bất kỳ dấu hiệu bất thường nào chỉ ra biến thể do phóng xạ.
Để thiết lập một cơ sở dữ liệu so sánh, nhóm nghiên cứu đã so sánh bộ gen của chó ở thành phố Chernobyl cách CEZ 16 km với chó được tìm thấy ở các khu vực khác ở Nga, Ba Lan và các quốc gia lân cận. Sau khi xác định rằng các quần thể này có cấu trúc di truyền tương đồng, họ sử dụng chó ở thành phố Chernobyl làm mẫu kiểm soát cho nghiên cứu của mình. Dĩ nhiên, nhiệm vụ này không hề đơn giản, vì đã có hơn hai chục thế hệ chó trôi qua kể từ khi những chú chó đầu tiên chứng kiến vụ nổ Chernobyl vào năm 1986.
“Chúng tôi biết rằng, ví dụ, việc tiếp xúc với liều phóng xạ cao có thể gây ra những biến đổi từ mức độ nhiễm sắc thể trở xuống,” Matthew Breen, tác giả chính của nghiên cứu từ Đại học bang Bắc Carolina, chia sẻ trong một thông cáo báo chí. “Mặc dù quần thể chó này đã cách xa khoảng 30 thế hệ so với quần thể có mặt trong thảm họa năm 1986, những đột biến vẫn có thể phát hiện nếu chúng mang lại lợi thế sinh tồn cho những chú chó nguyên thủy. Tuy nhiên, chúng tôi không tìm thấy bất kỳ chứng cứ nào trong số những chú chó này.”
Dẫu vậy, nghiên cứu năm 2023 vẫn cung cấp một mẫu hình để điều tra sâu hơn về tác động của phóng xạ đối với các động vật có vú lớn hơn, khi DNA của những chú chó chạy nhảy quanh nhà máy điện Chernobyl và thành phố Chernobyl có thể được so sánh với những chó sống ở những khu vực không bị phóng xạ. Mặc dù hiện tại chưa có kết luận rõ ràng nào, nhưng nghiên cứu đã một lần nữa chứng minh rằng một khu vực lẽ ra phải là vùng hoang tàn đã trở thành một cơ hội khoa học vô song để hiểu biết về phóng xạ và tác động của nó đối với quá trình tiến hóa tự nhiên.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/animals/a64969223/chernobyl-dogs-dna-rapid-evolution/
Thế giới tự nhiên đã phục hồi và tồn tại nhờ vào sự vắng mặt của con người. Trong số những loài động vật hồi sinh này, có hàng ngàn chú chó hoang, nhiều chú là hậu duệ của những chú chó cưng đã bị bỏ lại trong cuộc sơ tán khẩn cấp cách đây nhiều năm. Khi kỷ niệm 40 năm thảm họa Chernobyl đang đến gần, các nhà sinh vật học đang tiến hành nghiên cứu kỹ lưỡng hơn về các loài động vật sống trong khu vực cấm Chernobyl (CEZ), có diện tích gần tương đương với công viên quốc gia Yosemite, để tìm hiểu xem việc bị phơi nhiễm với phóng xạ suốt nhiều thập kỷ có thể đã thay đổi bộ gen của các loài động vật như thế nào—và có thể, thậm chí, đẩy nhanh quá trình tiến hóa.
Đội ngũ các nhà khoa học từ Đại học Nam Carolina và Viện Nghiên cứu Genôm Nhân loại Quốc gia đã bắt đầu phân tích DNA của 302 chú chó hoang được tìm thấy trong hoặc xung quanh CEZ để hiểu rõ hơn việc phóng xạ có thể đã làm biến đổi bộ gen của chúng ra sao. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science Advances năm 2023. Co-tác giả Elaine Ostrander, một chuyên gia về gen của chó từ Viện Nghiên cứu Genôm Nhân loại Quốc gia, đã đặt ra câu hỏi: “Liệu chúng có những đột biến nào giúp chúng sinh sống và sinh sản thành công trong khu vực này không? Chúng phải đối mặt với những thách thức gì và đã điều chỉnh gen của mình như thế nào?”
Ý tưởng về việc phóng xạ có thể thúc đẩy tiến hóa tự nhiên không phải là điều mới mẻ. Việc chiếu xạ có chủ đích lên hạt giống trong không gian để tạo ra những đột biến có lợi là một phương pháp đã được nhiều người áp dụng để phát triển những loại cây trồng phù hợp trong bối cảnh biến đổi khí hậu.
Trong suốt những năm qua, các nhà khoa học đã nghiên cứu nhiều loài động vật sống trong CEZ, bao gồm vi khuẩn, gặm nhấm và thậm chí là cả chim. Một nghiên cứu vào năm 2016 phát hiện ra rằng ếch cây phương Đông (Hyla orientalis), thường có màu xanh, lại phổ biến hơn với màu đen trong khu vực này. Các nhà sinh vật học cho rằng, những chú ếch này đã trải qua một đột biến có lợi trong sắc tố melanin—chất quyết định màu sắc của da—giúp chúng giảm bớt và trung hòa một phần phóng xạ xung quanh.
Điều này khiến các nhà khoa học tự hỏi: liệu có điều gì tương tự đang diễn ra với những chú chó hoang tại Chernobyl không? Nghiên cứu cho thấy rằng những chú chó hoang sống gần nhà máy điện Chernobyl có những khác biệt di truyền rõ rệt so với những chú chó sống chỉ cách đó khoảng 16 km tại thành phố Chernobyl. Mặc dù điều này có thể gợi ý rằng những chú chó này đã trải qua một cuộc cách mạng nhanh chóng trong tiến hóa do ảnh hưởng của phóng xạ, nhưng đây chỉ là bước đầu tiên trong việc chứng minh giả thuyết này.
Tuy nhiên, một nhà khoa học môi trường cho biết rằng những nghiên cứu này có thể rất phức tạp, chủ yếu do việc phân biệt giữa những đột biến do phóng xạ và các yếu tố khác như hiện tượng giao phối cận huyết là rất khó khăn. Kể từ khi nghiên cứu ban đầu được công bố, một số nhà nghiên cứu khác cũng đã khám phá vấn đề này và đưa ra các kết quả trái ngược. Trên thực tế, một nghiên cứu được công bố gần hai năm sau đó tự tin khẳng định rằng chúng ta có thể loại bỏ phóng xạ khỏi danh sách những nguyên nhân giải thích tình trạng hiện tại của quần thể chó Chernobyl. Nghiên cứu này, được công bố trên tạp chí PLOS One bởi các nhà khoa học từ Đại học bang Bắc Carolina và Trường Y tế Công cộng Mailman thuộc Đại học Columbia, đã phân tích ở mức độ nhiễm sắc thể, mức độ genome, và thậm chí cả nucleotides của những chú chó Chernobyl, và không tìm thấy bất kỳ dấu hiệu bất thường nào chỉ ra biến thể do phóng xạ.
Để thiết lập một cơ sở dữ liệu so sánh, nhóm nghiên cứu đã so sánh bộ gen của chó ở thành phố Chernobyl cách CEZ 16 km với chó được tìm thấy ở các khu vực khác ở Nga, Ba Lan và các quốc gia lân cận. Sau khi xác định rằng các quần thể này có cấu trúc di truyền tương đồng, họ sử dụng chó ở thành phố Chernobyl làm mẫu kiểm soát cho nghiên cứu của mình. Dĩ nhiên, nhiệm vụ này không hề đơn giản, vì đã có hơn hai chục thế hệ chó trôi qua kể từ khi những chú chó đầu tiên chứng kiến vụ nổ Chernobyl vào năm 1986.
“Chúng tôi biết rằng, ví dụ, việc tiếp xúc với liều phóng xạ cao có thể gây ra những biến đổi từ mức độ nhiễm sắc thể trở xuống,” Matthew Breen, tác giả chính của nghiên cứu từ Đại học bang Bắc Carolina, chia sẻ trong một thông cáo báo chí. “Mặc dù quần thể chó này đã cách xa khoảng 30 thế hệ so với quần thể có mặt trong thảm họa năm 1986, những đột biến vẫn có thể phát hiện nếu chúng mang lại lợi thế sinh tồn cho những chú chó nguyên thủy. Tuy nhiên, chúng tôi không tìm thấy bất kỳ chứng cứ nào trong số những chú chó này.”
Dẫu vậy, nghiên cứu năm 2023 vẫn cung cấp một mẫu hình để điều tra sâu hơn về tác động của phóng xạ đối với các động vật có vú lớn hơn, khi DNA của những chú chó chạy nhảy quanh nhà máy điện Chernobyl và thành phố Chernobyl có thể được so sánh với những chó sống ở những khu vực không bị phóng xạ. Mặc dù hiện tại chưa có kết luận rõ ràng nào, nhưng nghiên cứu đã một lần nữa chứng minh rằng một khu vực lẽ ra phải là vùng hoang tàn đã trở thành một cơ hội khoa học vô song để hiểu biết về phóng xạ và tác động của nó đối với quá trình tiến hóa tự nhiên.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/animals/a64969223/chernobyl-dogs-dna-rapid-evolution/
