ADN 2 triệu năm tuổi có thể đưa ra gợi ý về tương lai của Trái Đất?

Kỷ băng hà khiến ta liên tưởng đến những cảnh quan băng giá rộng lớn, nhưng không phải lúc nào cũng lạnh lẽo như vậy. Trong một số trường hợp, thời kỳ không có băng giá nhiệt đới hơn đã tạo điều kiện cho sự phát triển của cuộc sống.

Các nhà khoa học đã phát hiện ADN hai triệu năm tuổi từ Greenland và họ tin rằng những phát hiện cổ xưa của họ có thể là 'bản đồ chỉ đường' cho tương lai của chúng ta. Đây là ADN lâu đời nhất được phát hiện cho đến nay - ADN cổ xưa nhất được phát hiện trước đó có niên đại một triệu năm.

Các nhà nghiên cứu đã mất 16 năm để khám phá ADN 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.

Thường thì, để hiểu về sự phát triển của cuộc sống trong quá khứ, các nhà nghiên cứu thường dựa vào việc phân tích hóa thạch. Tuy nhiên, hóa thạch rất hiếm và khó tìm kiếm, vì vậy nó cũng hạn chế kiến thức của chúng ta về quá khứ.

Do đó, nhóm nghiên cứu đã dành sự chú ý của mình cho việc trích xuất ADN từ môi trường. Vật liệu di truyền này được gọi là ADN môi trường hoặc eDNA, từ các sinh vật cổ xưa đã thải ADN ra môi trường xung quanh chúng, chẳng hạn như ở các khu vực trên cạn hoặc dưới nước. Ngày nay, các nhà nghiên cứu 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 chứa DNA. Vì vậy, chúng tôi đang nghiên cứu về DNA hiện tại', Willerslev chia sẻ trong một video tóm tắt báo cáo.

Nhóm nhà khoa học bắt đầu nghiên cứu này cách đây mười sáu năm tại Hệ tầng Kap København - một vùng sa mạc cằn cỗi ở Bắc Greenland. Tuy nhiên, chỉ vài năm trở lại đây, họ mới có thể nâng cấp công nghệ trích xuất DNA để loại bỏ thông tin di truyền từ các mỏ khoáng sản trong một vịnh nông ở khu vực này.

'Các mẫu DNA cổ đại được phát hiện chôn sâu trong lớp trầm tích đã hình thành hơn 20.000 năm', Kurt Kjær, giáo sư tại Trung tâm GeoGenetics của Đại học Copenhagen, nói trong một thông cáo báo chí.

Sau khi trích xuất DNA, nhóm nghiên cứu đã so sánh với cơ sở dữ liệu di truyền hiện có về thực vật và động vật hoang dã. Mặc dù mẫu DNA này nhỏ - chỉ dài không 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 phát hiện là khoảng hai triệu năm. Willerslev trước đây nghĩ rằng DNA chỉ tồn tại trong một triệu năm, nhưng nghiên cứu của ông đã chứng minh ông đã sai.

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

Khi phân tích DNA cổ đại này, họ phát hiện nó chứa bằng chứng di truyền của nhiều 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 9 loại động vật lớn, bao gồm các loài được mong đợi như ngỗng và thỏ rừng cùng những loài bất ngờ như tuần lộc và cua móng ngựa, thường sống 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 xuất hiện của voi răng mấu cổ đại - những sinh vật giống voi hiện đại nhưng nhỏ hơn một chút so với voi ma mút lông mịn. Điều này khiến các nhà nghiên cứu ngạc nhiên và hứng thú, bởi họ từng nghĩ rằng không có bằng chứng về những loài động vật lớn như vậy tại đây.

Thế giới cổ đại tiềm ẩn trong DNA cổ đại này là một thế giới rất khác biệt so với thế giới hiện tại của chúng ta, nhưng có thể dễ tưởng tượng hơn khi sự nóng lên toàn cầu tiếp tục.

Các nhà khoa học đã phát hiện các loài sống cùng nhau ở Bắc Cực và vùng ôn đới trong Hệ tầng Kap København, một hệ sinh thái đơn giản 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 mẽ ở vùng khí hậu ấm hơn có thể tồn tại 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 nói khả năng thích ứng của động vật và thực vật 'cao hơn nhiều so với chúng tôi tưởng', đồng thời cho biết những phát hiện này 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 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 thể ngăn chặn sự tuyệt chủng hàng loạt.

Các nhà nghiên cứu đã 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 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 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'.