Khoa học thông tin
Đột phá trong nghiên cứu DNA môi trường: Tầm nhìn mới cho công tác bảo tồn đa dạng sinh học thủy sinh
Trong lĩnh vực khoa học pháp y, việc thu thập dấu vết di truyền để xác định sự hiện diện của các đối tượng tại hiện trường vụ án đã trở thành một quy trình tiêu chuẩn.
Tuy nhiên, khi áp dụng nguyên lý này vào môi trường tự nhiên như các hệ sinh thái nước, thách thức đối với các nhà sinh thái học trở nên phức tạp hơn gấp bội do tác động của gió, sóng và dòng chảy khiến các dấu vết DNA dễ dàng bị phát tán xa khỏi nguồn gốc ban đầu.
Thông qua sự kết hợp giữa kỹ thuật sinh học và sinh thái học, một nhóm nghiên cứu đã phát triển thành công DNA tổng hợp có đặc tính hành vi tương tự như eDNA tự nhiên. Loại DNA này được thiết kế dưới dạng các chuỗi ngắn độc nhất, bọc trong một lớp polymer an toàn và có khả năng phân hủy sinh học vốn thường được sử dụng trong ngành thực phẩm.
Trong một thí nghiệm thực địa tại hồ Cayuga, các nhà khoa học đã thả một lượng nhỏ DNA tổng hợp này để theo dõi sự di chuyển của chúng trong suốt 33 giờ. Kết quả thu được sau đó đã được tích hợp vào một mô hình toán học mới, cho phép dự đoán chính xác vị trí phát sinh nguồn DNA dựa trên mẫu phẩm thu thập được trong môi trường nước có sự xáo trộn cao.
Trong vòng 15 năm qua, các tiến bộ trong sinh học phân tử đã đưa eDNA từ một công cụ phát hiện loài đơn lẻ trở thành phương pháp giám sát đa dạng sinh học trên quy mô toàn hệ sinh thái với ưu điểm vượt trội về tốc độ, chi phí và độ nhạy so với các kỹ thuật khảo sát truyền thống. Mặc dù vậy, việc xác định thời điểm và khoảng cách từ sinh vật nguồn đến vị trí lấy mẫu vẫn luôn là một rào cản kỹ thuật lớn. Nghiên cứu mới này không chỉ giúp khắc phục điểm yếu đó mà còn mở ra khả năng ứng dụng trên quy mô rộng lớn hơn như tại các hồ lớn hay các vùng biển ngoài khơi, góp phần thay đổi diện mạo quản lý và bảo tồn môi trường toàn cầu.
Sự giao thoa chuyên môn giữa di truyền học, kỹ thuật sinh học và sinh thái học đã tạo ra một phương pháp tiếp cận toàn diện, giúp các nhà quản lý tài nguyên đánh giá chính xác tác động môi trường của các công trình năng lượng, theo dõi quy mô quần thể loài nguy cấp hoặc giám sát sinh vật xâm lấn từ các tàu chở hàng. Trong bối cảnh đa dạng sinh học thủy sinh đang suy giảm nhanh chóng, việc sở hữu một công cụ đo lường có khả năng mở rộng và độ chính xác cao như mô hình eDNA mới này được kỳ vọng sẽ tạo ra bước ngoặt chiến lược, giúp các cơ quan chức năng đưa ra những quyết định bảo tồn hiệu quả và kịp thời dựa trên các bằng chứng khoa học vững chắc.