Cuộc Chiến Lớn Với 403 Con Ong Nhỏ

Chiếc lọ chứa một nước dùng mảnh, màu nâu nhạt, với một số đồ vật không chắc chắn đang nổi trên trên—một loại súp, có lẽ, nhưng bạn sẽ không bao giờ muốn ăn. Khi đổ vào một khay nhựa trắng, những miếng đồ vật hóa thành côn trùng. Đây là bướm và bướm đêm, các họa tiết tinh tế trên cánh của chúng bị mờ đi sau một hoặc hai tuần trong ethanol. Đây là bọ cánh cứng và ong mật và nhiều loại ruồi mạnh mẽ khác, tất cả đều được xếp chồng lên nhau, cùng một đám ong lớn, vẫn sáng sủa với những vằn và đầu chọc của chúng.

Michael Sharkey lấy ra một cặp kềm mảnh và bắt đầu kiểm tra số lượng bắt được của mình. Điều đó bao gồm bất kỳ thứ nhỏ nhẹ và có cánh nào sống trong đồng cỏ và rừng xung quanh nhà anh ấy, cao trên dãy núi Rocky, và đã phải chịu đựng rủi ro, trong hai tuần trước đó, khi bay vào cái bẫy hình túi anh ấy đã dựng trước nhà và chúng tôi đã rỗng vào buổi sáng sớm hôm đó.

Mặc dù Sharkey là một chuyên gia về Hymenoptera, một chuyên gia về bộ côn trùng bao gồm cả ong mật, anh ấy đã bỏ qua những vằn và đầu chọc rõ ràng. Anh ấy bỏ qua, thực tế, tất cả những sinh vật mà người bình thường có thể nhận ra là ong mật—hoặc thậm chí nhận ra chúng là gì. Thay vào đó, anh ấy bắt đầu rút những hạt nâu nhỏ ra khỏi nước dùng, nhìn chúng qua cặp kính chuyên dụng với một kính lúp như một nhà trang sức có thể đeo. Khi làm khô và đặt dưới kính hiển vi trên bàn làm việc của anh ấy, hạt đầu tiên tự tiết lộ mình là một côn trùng hoàn chỉnh với các đuôi chân dài và cánh tinh tế. Đây là một loại ong gián braconid, một phần của một gia đình sinh vật mà Sharkey đã nghiên cứu từ nhiều thập kỷ nay. Người nghiên cứu côn trùng tin rằng có hàng chục nghìn loài braconid chia sẻ hành tinh này, gây ra nhiều ảnh hưởng quan trọng đối với môi trường xung quanh chúng. Nhưng hầu hết mọi người có lẽ chưa bao giờ nghe về chúng, chưa kể đến việc nhận ra một trong số chúng. Một phần lớn của cây phả của gia đình braconid, như người ta nói, vẫn chưa được biết đến đối với khoa học.

Là một nhóm phân loại học, Sharkey là một phần của một nhóm nhỏ người có thể biến những loài côn trùng ẩn danh thành những loài đã biết. Khi các nhà côn trùng học khác tìm thấy mẫu vật họ nghĩ có thể chưa được đặt tên, người phân loại học là những chuyên gia họ gọi đến để điều tra xem thứ có vẻ mới này thực sự mới đối với chúng ta hay không. Nếu đúng là mới, người phân loại học có thể chào đón nó chính thức vào lĩnh vực kiến thức nhân loại bằng cách công bố một tên Latin cho loài đó, cùng với mô tả chính thức về đặc điểm vật lý làm cho nó độc đáo và có thể nhận diện được cho những người quan sát sau này. Quy trình này “không thay đổi nhiều” trong 200 năm qua, như nhà nghiên cứu hymenopterist người Anh Gavin Broad cho biết—ngoại trừ việc ngày nay “chúng ta có những hình ảnh đẹp hơn.

Tôi lần đầu tiên gặp tên của Sharkey vài tháng trước khi tôi gọi anh ấy và hỏi xem chúng ta có thể nhìn vào côn trùng cùng nhau không. Tôi không nhớ chính xác là khi nào, chỉ là tôi dần dần bắt đầu chú ý đến cái tên—luôn đi sau bởi “et al.”—ở nhiều nơi hơn và hơn nữa. Có những bài phê bình dài về Sharkey et al. xuất hiện trong các tạp chí khoa học, và sau đó, có những phản ứng đối với những bài phê bình đó, và phản ứng đối với những phản ứng đó. Rồi sau đó là những lời châm biếm giữa các nhà côn trùng học trên luồng Twitter của tôi, một số trong số họ gọi công việc đó là thiếu trách nhiệm hoặc làm xấu hổ hoặc chỉ viết “Wooooooof.”

“Sharkey et al.” là từ viết tắt của một bài báo được công bố trong tạp chí ZooKeys vào năm 2021, cùng với một loạt các xuất bản sau đó sử dụng các phương pháp tương tự. Bài báo đầu tiên đó không phải là loại công việc thường gây nên sự xôn xao như vậy. Trong đó, Sharkey và một nhóm đồng tác giả đã đặt tên cho một số loài mới của ong braconid được bắt bằng cách sử dụng các cái bẫy malaise ở Costa Rica. Nhưng thay vì xác định chỉ một số loài, họ đã đặt tên cho 403 loài. Và thay vì viết mô tả chi tiết cho từng con ong mới, các tác giả chỉ đơn giản là thêm vào một bức ảnh và một đoạn mã gen.

Phương pháp mà Sharkey và các đồng tác giả của ông sử dụng, được gọi là mã vạch DNA, là một cách để phân loại và phân biệt loài nhanh chóng. Các nhà nghiên cứu phân tích một phần nhỏ của DNA tại một vị trí cụ thể trong gen của mỗi sinh vật, tải chuỗi đó lên một cơ sở dữ liệu lớn, và sau đó sử dụng thuật toán để phân loại các chuỗi khác nhau thành các nhóm. Khi DNA thay đổi từ một hữu cơ này sang hữu cơ khác nhiều hơn vài phần trăm, đó được coi là một dấu hiệu cho thấy lịch sử tiến hóa của chúng đã đi theo những con đường riêng biệt trong một khoảng thời gian đáng kể, có thể chia chúng thành các loài khác nhau.

Mã vạch DNA hiện nay là một công cụ khoa học phổ biến. Nhưng một số nhà khoa học cho rằng Sharkey và đồng nghiệp đã đẩy việc sử dụng nó quá xa. Họ coi công việc đó là “turbo taxonomy” hoặc thậm chí, như nhà phân loại học Miles Zhang nói, “tội phạm phân loại học,” một thuật ngữ để đặt nhãn cho taxa là mới mà không có đủ bằng chứng cho sự độc đáo của chúng. Những người phê phán này cho rằng công việc này có thể đe dọa toàn bộ dự án đặt tên thế giới tự nhiên, bắt đầu làm cho nó trở nên có thể đọc được đối với sự hiểu biết của con người. Zhang—người thực sự là “cháu” học thuật của Sharkey, từng học dưới sự hướng dẫn của một trong những sinh viên cũ của Sharkey—tức giận đến mức ZooKeys vẫn tiếp tục xuất bản các bài của Sharkey et al. mà anh ấy đã tweet tới tạp chí rằng, “Tôi đã xong với bạn, hãy tìm một biên tập viên mới.”

Đối với Sharkey và những nhà nghiên cứu côn trùng khác ủng hộ cách tiếp cận của ông, phương pháp phân loại học nhanh chóng này là một phản ứng cần thiết ngay lập tức trước thảm họa sinh thái. Ở đây chúng ta, trên một hành tinh đa dạng đến kinh ngạc trong đó một số lượng đáng kể của hàng xóm của chúng ta vẫn là bí mật đối với chúng ta—thực sự, đang từ từ tự biểu hiện là bí ẩn hơn chúng ta từng nhận thức—và đồng thời chúng ta đang đẩy nhanh chóng những loài khác đó vào sự lãng quên. Lựa chọn nào khác, Sharkey hỏi, ngoài việc làm tất cả những gì chúng ta có thể để tăng tốc quá trình đặt tên, nếu chúng ta muốn biết những gì chúng ta đang mất trước khi nó biến mất?

Bài báo ban đầu trên tạp chí ZooKeys, Sharkey khẳng định, chỉ là một bước khởi đầu, một đề xuất về cách phân loại học có thể bắt đầu giải quyết thách thức khổng lồ đối diện với họ. Nó không được viết để gây sốc, ông nói. “Nhưng thực sự nó đã gây sốc.”

Càng tìm hiểu về cuộc tranh luận, tôi càng thấy nó hấp dẫn. Một khía cạnh, đó là một cuộc tranh luận huyền bí về các phương pháp kỹ thuật trong một lĩnh vực khá tối tăm—một lĩnh vực thường bị xem nhẹ, như Zhang mô tả, như 'một sự kết hợp kỳ lạ giữa khoa học thực sự và sưu tập tem.' Nhưng rõ ràng có nhiều hơn chỉ là một vài trăm con ong. Phân loại học, trong hàng thế kỷ, đã là cách của loài người đối mặt với sự không biết lớn của thế giới tự nhiên. Đó là cách chúng ta đã quen với hàng xóm của mình, cách chúng ta đã cố gắng hiểu vị trí của mình trong một thế giới hoang dã có phạm vi và phức tạp thực sự luôn thoát khỏi tầm tay chúng ta. Trong bối cảnh cuộc khủng hoảng đa dạng sinh học mà loài người chúng ta tạo ra đẩy những loài khác gần với sự tuyệt chủng, lĩnh vực này đang vật lộn một cách cho thấy chúng ta có nhiều thứ để mất.

việc đặt tên và sắp xếp các sinh vật sống là một trong những sở thích lâu dài nhất của con người. Chúng ta được dạy làm điều này từ khi còn trẻ, và đó là một trong những công việc đầu tiên mà Chúa giao cho Adam ở Eden: Đặt tên cho mọi loài thú trên cánh đồng và chim trên không trung. Phân loại của Aristotle về các sinh vật thành các nhóm có thứ bậc tạo nên một nền tảng cho niềm tin đáng tiếc là thiên nhiên tồn tại trong một hệ thống phân cấp cố định, với con người đứng đầu và phần còn lại ở dưới, riêng biệt và không ngừng bị khai thác. Chúng ta thấy sự hỗn loạn và đề cử bản thân mình để tạo ra trật tự.

Phân loại học hiện đại bắt đầu từ Carl Linnaeus, một nhà thực vật học người Thụy Điển thế kỷ 18, người, ở tuổi 28, công bố Systema Naturae, một tuyên bố táo bạo rằng ông có thể tổ chức tất cả mọi thứ thuộc về động vật và thực vật thành một hệ thống các hệ thống phân cấp gọn gàng và lồng vào nhau: nguyên, ngành, lớp, bộ, họ, chi, loài. (Ông cũng xếp hạng các nhóm con người, một lý thuyết mà đã đặt nền tảng cho việc sử dụng khoa học để bào chữa chủ nghĩa phân biệt chủng tộc.) Đến khi Linnaeus qua đời, hệ thống của ông bao gồm 12,000 sinh vật. Kể từ đó, việc đặt tên và sắp xếp các sinh vật trở thành một dự án tập thể lớn, do thế hệ các nhà khoa học và người ngoại đạo thực hiện. Loài được đặt tên, như Zhang mô tả, đã trở thành “đơn vị cơ bản của sinh học,” một điểm cố định quanh đó mọi loại luật và chiến lược bảo tồn, chưa kể đến hàng thế kỷ văn học khoa học, xoay vòng. 12,000 loài được đặt tên của Linnaeus đã lớn lên thành con số ngày nay, ấn tượng hơn (và rất xấp xỉ), là 2 triệu. Nhưng thậm chí con số đó, bất kỳ nhà sinh học nào cũng sẽ nói với bạn, chỉ là một bắt đầu rất khiêm tốn.

Một vấn đề là các nhà khoa học không thể đồng thuận hoàn toàn về cách đặc tả một loài là. Lĩnh vực phân loại học ra đời khi con người tin rằng các hữu cơ là cố định và bất biến, nhưng nó phải hoạt động trong một thế giới mà chúng ta hiểu rõ là được định nghĩa bởi đột biến, biến đổi và sự thay đổi liên tục. (Ngay cả tác giả của Ông Tích Nguyên Vị cũng đã viết thư cho một người bạn nói về việc cố gắng vẽ rõ ranh giới cứng xung quanh các hữu cơ. “Tôi đã cắn răng, chửi loài, và hỏi tội bản thân tôi đã phạm tội gì mà bị trừng phạt như vậy,” Darwin viết.) Một định nghĩa phổ biến nói rằng hai hữu cơ là các loài khác nhau nếu chúng không thể lai tạo được—điều này có ý nghĩa tốt cho đến khi bạn nghĩ về, chẳng hạn, việc hòa trộn lãnh thổ của gấu trắng với lãnh thổ của gấu grizzly do biến đổi khí hậu, dẫn đến sự xuất hiện của gấu pizzly. Hoặc thậm chí là sự chia sẻ dòng họ; tại điểm nào sự chia rẽ đủ để làm cho chúng trở thành các loài khác nhau? Lịch sử của phân loại học bao gồm một chuỗi dài các cuộc chiến—được thúc đẩy bởi bằng chứng, ý kiến, và sở thích cá nhân—về việc liệu nhóm các mẫu vật có nên được gom nhóm hay phân chia ra.

Tuy nhiên, vấn đề về các loài vẫn lớn hơn. Trăm năm vào dự án của Linnaeus, các nhà khoa học ước tính rằng họ chỉ đã đặt tên được, ôi, đâu đó giữa một phần năm và một phần nghìn loài trên hành tinh. Công chúng thường tin rằng việc phát hiện ra một loài mới là một dịp quan trọng và hiếm có. Trên thực tế, ngăn kéo của các mẫu vật chưa phân loại là khổng lồ. Với hầu hết các loài côn trùng, đặc biệt là, việc duy trì là không khả thi. Một nhà côn trùng học Hà Lan kể về việc mở một ngăn lớn đầy các loài bọ chưa có tên khác nhau tại một bảo tàng, chỉ để được nói rằng khu rừng nơi chúng đã được thu thập cách đây một thế kỷ đã biến mất từ lâu, có lẽ các con bọ cũng đã biến mất theo đó. Các nhà côn trùng học thường nói rằng họ có thể có thể tìm thấy một loài côn trùng mới với khoa học chỉ trong một khu vườn sau nhà bất kỳ, nếu chỉ bạn cho họ thời gian và tiếp cận chuyên gia. Tôi đã nghe điều này nhiều lần, nhưng tôi vẫn không hoàn toàn chuẩn bị khi Sharkey kiểm tra một trong những mẫu vật từ nồi súp ong ở sau nhà và nhận xét, nhẹ nhàng, rằng ông nghĩ rằng nó có thể mới với khoa học.

Braconids là một ví dụ hoàn hảo về sự không biết đến đáng kinh ngạc của thế giới tự nhiên. Chúng là một phần của một nhóm lớn hơn được biết đến là ong ký sinh, chúng sinh sản bằng cách chiếm đoạt chu kỳ sống của các loài côn trùng khác. Các ong đẻ trứng vào hoặc trên những con chủ như sâu bướm, kiến, hoặc bọ cánh cứng. Sau đó, ấu trùng của chúng sử dụng con chủ làm thức ăn, thường ăn chúng từ bên trong ra ngoài. Trong một số trường hợp, nhờ vào chất độc tố thần kinh được truyền từ ong cha mẹ, con chủ vẫn còn sống—một phòng thủ kinh dị nhưng hiệu quả chống lại việc hỏng thực phẩm!—trong suốt thời kỳ khó khăn đó. (Tình hình tổng thể đủ để khiến Darwin tránh xa đạo tín phổ quát của xã hội. “Tôi không thể thuyết phục bản thân,” ông viết cho một người bạn, “rằng một ông Chúa nhân từ và vô biên sẽ có ý định tạo ra” những sinh vật như ong ký sinh.)

Tuy nhiên, sự ký sinh cung cấp một cửa sổ thú vị vào sự phong phú của tiến hóa. Nó được cho là dẫn đến sự chuyên sâu đáng kinh ngạc, và do đó là đa dạng đáng kinh ngạc. Ong ký sinh thường tiến hóa cách phức tạp để xâm nhập vào các phòng thủ của một loài côn trùng khác, hoặc có lẽ một vài—tại đó loài chủ phát triển phòng thủ mới, và người ký sinh phương pháp mới, vô hạn. Hãy xem ong ký sinh mà ký sinh trên rầm xanh, một sâu bướm. Chủ nhân tiềm năng cố gắng thoát khỏi kẻ thù của chúng bằng cách dùng sợi an toàn tự tử từ các nhánh, giống như một tay dù bungee nhỏ. Ong ký sinh đã tiến hóa để lạc quan chiến thuật này và trượt xuống sợi để theo đuổi sâu bướm. Nhưng đó chỉ là bắt đầu vấn đề, vì có một loài khác ong ký sinh, một loài hoàn toàn khác, đặt trứng vào trứng của ong ký sinh đầu tiên và đã chuyên sâu để tìm kiếm chúng bằng cách cuốn sâu bướm rầm xanh trở lại lên. (Nó sẽ đẻ trứng của chính mình chỉ khi ong ký sinh đầu tiên đã đặt trứng của chúng.) Đôi khi những chuỗi săn mồi tùy chỉnh này, được biết đến là siêu ký sinh, tiếp tục qua từng tầng, một búp bê nguyên thủy Nga của đa dạng và tiến hóa không ngừng.

Trong một thời gian dài, các nhà khoa học tin rằng nhóm côn trùng có số lượng loài nhiều nhất—và do đó là động vật trên Trái Đất, vì đa số loài động vật trên thế giới là côn trùng—là bọ cánh cứng. Khoảng 400,000 loài đã được đặt tên, nhiều đến nỗi nhà nghiên cứu đa tài J. B. S. Haldane, khi được một linh mục hỏi về những gì một cuộc sống nghiên cứu thế giới tự nhiên đã dạy ông về ông Chúa đã tạo ra nó, được cho là đã trả lời một cách khô khan rằng bất kỳ sinh thái nào của linh hồn cũng phải có “một sự yêu mến quá mức đối với bọ cánh cứng.” Nhưng gần đây, một số nhà côn trùng học đã lập luận rằng, nhờ vào đa dạng khổng lồ đang bắt đầu xuất hiện khi chúng ta hiểu rõ hơn về ký sinh trùng, thực tế là thực sự là ong là loài có khả năng lớn nhất thế giới. Họ có thể thu hút ít sự chú ý hơn so với bọ cánh cứng màu nổi bật, nhưng những sinh vật bị lơ đãng này, với những chiến lược sinh sản đầy bất ngờ, sâu sắc gắn liền với cuộc sống của các loài xung quanh, có thể đại diện cho một cách tiếp cận thống trị của loài động vật trên hành tinh Trái Đất. Như Broad, nhà nghiên cứu hymenoptera người Anh, nói, “Bạn biết gì về thế giới nếu bạn chỉ nhìn vào một vài loài? Bạn không biết gì cả.”

Trong những năm gần đây, khi các nhà côn trùng học trên khắp thế giới đã cố gắng định lượng sự suy giảm đáng lo ngại của các động vật chân khớp mà rộng rãi được biết đến là “thảm họa côn trùng,” họ đã phải đối mặt với “sự thiếu hụt Linnaean”—sự thật rằng con người có rất ít kiến thức sẵn có về các sinh vật khác mà chúng ta chia sẻ hành tinh, chẳng hạn như chúng đang phải đối mặt với biến đổi toàn cầu chưa từng có. (Có thêm, nếu bạn muốn trở nên nerd về nó, sự thiếu hụt Prestonian, nói về sự thiếu hụt dữ liệu cơ sở về việc động vật thực sự đã phong phú ra sao trong quá khứ, và sự thiếu hụt Wallacean, hoặc tất cả những điều chúng ta không biết về cách các loài đã di chuyển trong không gian, và sự thiếu hụt Darwinian, những gì chúng ta không hiểu về cách các loài đã thay đổi theo thời gian.) Và có sự thiếu hụt phân loại học: kiến thức mà chúng ta đang bỏ lỡ vì không có đủ người hoặc nguồn lực để giúp chúng ta gặp gỡ những người láng giềng trước khi chúng biến mất.

giống như rất nhiều nhà khoa học tự nhiên tương lai khác, Sharkey lớn lên—trong trường hợp của ông, ngoại ô Toronto—là loại trẻ thích sưu tập côn trùng và kỳ đà trong lọ. Sau này, công việc của mình với tư cách là một nhà phân loại học đã đưa anh ta đi trên các chuyến thu thập chuyên nghiệp, đuổi theo côn trùng đến những vùng xa xôi của Canada hoặc Colombia. Tuy nhiên, đó cũng thường đưa anh ta đến những nơi có vẻ ít người biết đến hơn: các nghiên cứu cặn bã, sách cũ và tủ hồ sơ của các bảo tàng xa xôi. (Như trong nhiều lĩnh vực khác, phân loại học bị che phủ bởi một đế quốc thuộc địa kiên trì; các mẫu vật thường lạc đà ra xa từ rừng hoặc cánh đồng mà các nhà khoa học mới có thể kiểm tra hậu duệ sống của chúng.)

Trong sinh học, tên khoa học của một sinh vật được chính thức gắn liền với một mẫu vật cụ thể, được biết đến là holotype. Nếu bạn có câu hỏi, chẳng hạn như về loại gấu nào đã đuổi theo bạn qua vùng hoang dã, bạn có thể muốn ghé thăm cái đầu được bảo quản của Mammal #100181 tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Hoa Kỳ, holotype chính thức của Ursus arctos alascensis, gấu nâu Alaska. (Các bảo tàng cũng giữ các loại phụ, các mẫu vật thuộc cùng một loài được thu thập cùng với holotype, cũng rất thuận tiện cho việc xác nhận, mặc dù được trang bị với ít ý nghĩa biểu tượng hơn.) Các mẫu vật loại đặc biệt có giá trị đặc biệt đối với các nhà phân loại học côn trùng, người thường so sánh những sự khác biệt rất tinh tế—như chi tiết của cơ thể tai bướm hay cơ quan sinh dục gai của một con bọ cánh cứng, ví dụ—để phân biệt giống nhau hoặc tìm hiểu xem chúng đã được đặt tên chưa.

Trong những năm Sharkey làm đề tài nghiên cứu tiến sĩ của mình, dự án đặt tên và mô tả 100 loài bọ cánh cứng, anh ta đã thăm khoảng 10 bảo tàng trên khắp Bắc Mỹ và châu Âu chỉ để xem xét những con ong chết từ lâu. Ở Berlin, vào những năm 1980, anh ta vượt qua một trạm kiểm soát từ phía Tây sang Đông hàng ngày trên đường đến kiểm tra một số mẫu chính. Những người bảo vệ sẽ nhếch mày nhìn vào kính hiển vi trong hộp kim loại tròn lớn của anh ta nhưng sau đó sẽ để anh ta qua. Cuối cùng, việc điều tra, đặt tên và mô tả những 100 loài đó mất bảy năm.

Công việc diễn ra chậm rãi và tẻ nhạt, và luôn có những người nghi ngờ về ý nghĩa của nó: trước hết là cha của Sharkey, người khẳng định rằng các khoa học tự nhiên là không có ích và con trai ông nên theo đuổi y hoặc luật, và sau đó là người đứng đầu bộ môn côn trùng học của Sharkey khi anh ta còn là sinh viên đại học, khuôn mặt của ông trở nên trì trệ khi ông phát hiện ra rằng sinh viên của mình quan tâm đến nghiên cứu về sinh thái và tiến hóa, chứ không phải nông nghiệp và kinh tế. Nhưng Sharkey rất thích công việc của mình. Anh ta thích cảm giác tìm thấy các mô hình trong hỗn loạn, làm sáng tỏ và học cách nhận biết những sự khác biệt vật lý tinh tế phân biệt một chi hoặc loài khỏi loài khác. Anh ta thích khả năng đi bộ qua một khu rừng hoặc cánh đồng và xác định những nhân vật chính trong những vở kịch nhỏ, quan sát cách sống phức tạp mà cuộc sống côn trùng tương tác với nhau. Và sau đó là cảm giác khám phá, sự hồi hộp của điều mới mẻ, của việc làm phần của mình để mở rộng thế giới nhận thức của con người, dù chỉ là một chút ít. Sharkey nghĩ rằng việc đặt tên cho một loài mới có vẻ giống như leo đỉnh một ngọn núi hoặc phát hiện xác chìm của một tàu chiến Tây Ban Nha. Ngay cả khi đó chỉ là một con ong nhỏ.

Nhưng đó là thời điểm đó. Khi công nghệ gen rẻ hơn và dễ tiếp cận hơn, Sharkey quyết định xem xét lại công việc cũ của mình để xem làm thế nào các sự khác biệt mà anh ta đã làm dựa trên hình thái của động vật—những chi tiết vật lý tinh tế đó—so sánh với sự khác biệt rõ ràng trong DNA của chúng.

Kết quả khiến anh ta kinh ngạc. Công việc không chỉ chậm; nhiều phần trong đó dường như là sai. Theo di truyền học, một số động vật mà anh ta đã chẩn đoán là một loài nên được hiểu là bốn hoặc năm loài; những người khác, mà anh ta đã đặt tên là nhiều loài, chỉ là một. Có vẻ như nửa công việc của anh ta là, tối thiểu, đưa lạc hướng. “Công việc hình thái học mà tôi đang làm chỉ là rác,” Sharkey nói. “Tôi nghĩ, trời ơi! Tôi đã lãng phí 20 năm cuộc sống của mình, hoặc ít nhất là cuộc sống chuyên nghiệp của tôi.”

Phương pháp mã vạch DNA mà Sharkey sử dụng được tiên phong bởi nhà sinh học người Canada Paul Hebert, người đề xuất ý tưởng vào năm 2003 sau khi nhìn vào mã vạch trong một cửa hàng bách hóa. Làm thế nào chúng ta có thể theo dõi nhiều loại Pop-Tarts và sốt mì khác nhau, ông tự hỏi, nhưng không theo dõi các sinh vật sống mà chúng ta chia sẻ hành tinh? Sau đó, Hebert sáng lập một tổ chức lớn, Trung tâm Sinh quyển Gen tại Đại học Guelph, nơi đã ủng hộ phương pháp này và xây dựng một cơ sở dữ liệu mã vạch gen và các hệ thống chúng chỉ vào để giúp tăng tốc quá trình nhận diện. Hệ thống này tự động gom nhóm các chuỗi có mối quan hệ gen gần nhau đặc biệt. Các chuỗi này được gán cùng một số chỉ số mã vạch, hoặc BIN.

Kể từ khi Hebert phát triển kỹ thuật này, việc sử dụng mã vạch DNA đã mở rộng một cách ấn tượng và sáng tạo. Bạn có thể, ví dụ, kiểm tra DNA có mặt trong tuyết, nước sông hoặc đất, hoặc thậm chí trong dạ dày hoặc phân của động vật, và do đó 'nhìn thấy' nhiều hơn những sinh vật đã đi qua mà mắt thường không nhìn thấy được qua cảnh quan hoặc đường hệ tiêu hóa. Tuy nhiên, đôi khi DNA chỉ làm nổi bật thêm bí mật: Những hệ sinh thái này có thể chứa đầy những sinh vật bí ẩn mà dữ liệu gen của chúng chưa được liên kết với bất kỳ tên nào. Một số chúng có thể không nhất thiết là 'mới' đối với khoa học; trong một số trường hợp, chúng có thể đã được đặt tên và lưu trữ tại một bảo tàng nhưng chưa được nghiên cứu lại, và mối liên kết giữa tên và DNA của chúng chưa được tạo ra. Nhà phân loại học Roderic Page một lần gọi những loài chưa đặt tên này là 'taxa tối tăm'. Một số nhà khoa học khác nhanh chóng áp dụng thuật ngữ này để chỉ một bóng tối lớn hơn - một danh mục lớn của tất cả sự sống không được xác định.

Khi nhà phân loại học Rudolf Meier và một nhóm đồng tác giả phân tích hơn 200.000 côn trùng bị mắc kẹt trong bẫy malaise ở tám quốc gia, trong các môi trường từ rừng nhiệt đới đến đồng cỏ ôn hòa, họ phát hiện ra rằng các họ côn trùng chiếm ưu thế trong thế giới tự nhiên - những họ cực kỳ đa dạng với các loài có tương tác (như cảm phấn hoặc săn mồi hoặc phân giải) với các sinh vật khác đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái - cũng là những họ mà hiểu biết về chúng là ít nhất. Meier gọi đó là “chỉ số bỏ quên”. Hiện tượng tương tự, ông nói với tôi, lan rộng đến nhiều nhóm chủ chốt khác, từ vi khuẩn đến nấm đến giun vòng, những nhóm quietly giúp giữ cho thế giới hoạt động mặc dù không có nhiều tên tuổi. “Từ quan điểm khối lượng sinh học, từ quan điểm đa dạng loài, nhiều taxa mà chúng ta đã chú ý nhất không quan trọng,” ông nói. “Nhưng tất cả các taxa mà chúng ta đã bỏ qua đều quan trọng.

Bất ngờ lớn khác của việc sử dụng mã vạch là có nhiều lần nó đã chỉ ra rằng thậm chí kiến thức mà chúng ta nghĩ là đã có thực tế là chưa đầy đủ hoặc sai lầm. Kinh nghiệm của Sharkey khi xem gen mâu thuẫn với phân tích hình thái của mình đang trở nên phổ biến. Trong 15 năm qua, các nhà khoa học đã chia một loài hươu cao cổ mà họ nghĩ là một thành bốn, cá voi orca thành ít nhất ba, bướm Astraptes fulgerator nổi tiếng và được nghiên cứu lâu dài thành 10. Thường, một phát hiện về sự khác biệt gen đã mở đầu cho việc nghiên cứu kỹ hơn về chiến lược sống sót và sinh sản của động vật, về hình thái của chúng và cách chúng tương tác với hệ sinh thái của mình, điều này lại hé lộ những khác biệt có ý nghĩa mà chúng ta đã không nhận thức hoặc không đánh giá cao. Tôi đã nói chuyện với Guilherme Oliveira, một nhà nghiên cứu ở Brazil, người đã đặt mã vạch cho một hệ sinh thái Amazon và phát hiện ra hàng trăm loài thực vật nhiều hơn so với bất kỳ ai mong đợi - một sự phong phú về đa dạng sinh học mà các nhà khoa học trước đây đã thất bại trong việc nhìn thấy.

Các loài ong bắt ký sinh cũng đang chứng minh sự đa dạng ẩn sau. Nơi mà những nhà phân loại học trước đây chỉ nhìn thấy một hoặc hai loài tổng hợp - các hợp chất có khả năng kí sinh một loạt các loài chủ khác nhau - mã vạch DNA đôi khi sẽ chỉ ra mười hai chuyên gia, chúng được chuyên nghiệp hóa hẹp hơn nhiều. Điều này không chỉ là việc phân loại lại vì sự hấp dẫn của nó. Những chuyên gia này đặc biệt dễ bị tuyệt chủng, và những điều cụ thể về ai ăn ai có thể quan trọng rất nhiều trong hệ sinh thái - bao gồm cả những hệ sinh thái mà con người phụ thuộc vào nhất. Trên các nông trại, khi các loài phá hoại được giới thiệu, thoát khỏi ràng buộc của kẻ thù tự nhiên của chúng, hủy hoại cây trồng quan trọng, đột nhiên đó là cuộc đua để xác định chuyên gia ký sinh bảo vệ phòng tránh thất bại hoặc đói đói. Những con ong được thả nhẹ nhàng như những người nhảy dù nhỏ vào khu vực khẩn cấp.

Trong văn phòng ở Colorado, Sharkey cho tôi xem các sách mô tả cũ và các chìa khóa hình thái nhằm hướng dẫn người ta nhận diện các loài ong bắt ký sinh khác nhau. Anh than phiền về cách chúng 'vô dụng'. Một số mô tả viết dường như không dễ theo dõi hơn một mã gen; nhiều mẫu không dẫn đến một loài cụ thể hoặc dẫn đến loài sai, vì các chìa khóa chỉ bao gồm một phần nhỏ các loài đã được phát hiện vào thời điểm đó và không có thông tin về thế giới rộng lớn hơn thực sự tồn tại.

Khi anh biết công việc hình thái của mình đã sai đến vậy, Sharkey nói với tôi rằng anh cảm thấy buồn chán và suy sụp. Nhưng sau đó, anh trở thành một mục sư. Con đường chậm rãi, anh nói, vẫn là hợp lý hơn cho các nhóm đã được nghiên cứu kỹ lưỡng liên quan đến văn bản khoa học dài. Nhưng một nhóm có số lượng loài lớn và hầu như chưa biết đến như ong bắt ký sinh, anh khăng khăng, khác biệt. Ông nghĩ sao phải tạo ra các chìa khóa hình thái nếu chúng không hoạt động tốt và hầu như không ai nhìn vào chúng? Phạm vi không gian của sự không biết đến đòi hỏi phải ưu tiên. Tốt hơn là mã vạch nhanh chóng ngay bây giờ và thực hiện các mô tả chi tiết sau này, nếu có bao giờ.

Cách tiếp cận này hợp lý với một số nhà khoa học. Có nhóm có quá lớn và quá huyền bí, và quá nguy hiểm với sự sụp đổ tiếp tục trong đa dạng sinh học, nó 'không khả thi về mặt logístic để thực hiện phân loại học cách cũ', Scott Miller, giám đốc Lepidoptera cho Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Quốc gia, nói với tôi. “Để đối mặt với những thách thức hiện tại, chúng ta phải di chuyển nhanh chóng.” Dan Janzen, nhà phân loại học nổi tiếng cung cấp ong bắt ký sinh ở Costa Rica trong bài báo gốc ZooKeys (trong đó ông và vợ ông, nhà sinh thái nhiệt đới Winnie Hallwachs, là cộng tác giả), tin rằng khi mã vạch trở nên rẻ hơn và dễ truy cập hơn, nó sẽ giúp phổ cập hóa quá trình thu thập thông tin về đa dạng sinh học trên thế giới - và khuyến khích nhiều người tham gia bảo vệ nó. Đây là sức mạnh của việc đặt tên, ông nói. Tên giúp chúng ta liên quan đến một loài, nhìn thấy nó, chú ý đến nó, quan tâm đến nó. “Bioalfabetización,” ông gọi đó là quá trình này bằng tiếng Tây Ban Nha: sự phát triển của sự hiểu biết về sinh học.

Nhưng những người khác cảnh báo rằng phân loại học không thể tự làm tổn thương chính xác để tăng tốc, và nó cần phải đáp ứng với những tiến bộ công nghệ bằng cách tích hợp nhiều loại thông tin hơn, chứ không phải ít hơn. Một số đối thoại xoay quanh vấn đề tiếp cận: Làm thế nào có thể lĩnh vực này trở nên dân chủ hơn nếu bạn cần truy cập phòng thí nghiệm chuỗi DNA để xác định một loài bọ trong sân sau nhà bạn? Các phản đối khác là về mặt kỹ thuật. Gen mitochondrial thường được sử dụng trong mã vạch, gọi là cytochrome oxidase 1, hoặc CO1, không nhất thiết là lựa chọn tốt nhất để phân tích sự khác biệt gen giữa các loài, đặc biệt là khi công nghệ đã mở rộng để cho phép phân tích giá rẻ hơn của một bức tranh gen đầy đủ hơn. CO1 không liên quan trực tiếp đến sinh sản, và nó không hoạt động tốt cho tất cả các nhóm động vật. (Nấm, ví dụ, hoặc ong gai sồi, mà Zhang nghiên cứu - nếu bạn chỉ nhìn vào CO1, anh nói, bạn sẽ bỏ lỡ toàn bộ sự đa dạng của nhóm cực kỳ đa dạng này.)

Meier đồng tình rằng phân loại học cần được tăng tốc đáng kể nếu muốn đối mặt với những điều chưa biết đến lớn của thế giới tự nhiên, đến cả việc bắt kịp với tốc độ mà thiên nhiên đang bị phá hủy. Nhưng ông tin rằng tương lai nằm trong việc tích hợp mã vạch với nhiều công nghệ tiên tiến khác nhau, bao gồm robot và máy học, có thể thực hiện phân tích nhanh chóng của hình ảnh và nhận biết loài dựa trên sự khác biệt tinh tế mà con người gặp khó khăn trong việc nhìn thấy.

Meier và Sharkey đã thảo luận qua lại trong các bài báo tạp chí về việc phương pháp của Sharkey có đối xử không công bằng với BINs, là các danh mục có thể thay đổi và biên độ của chúng có thể di chuyển khi dữ liệu mới được thêm vào, với loài, mà có ý nghĩa là phản ánh ổn định của các lịch sử tiến hóa riêng biệt (mặc dù bị rối bời bởi sự khác biệt trên các vùng địa lý, khu vực sống, và dân số). Khi Meier thực hiện phân tích của mình, chạy một số dữ liệu giống nhau thông qua các thuật toán khác nhau, nó sắp xếp các loài ong bắt ký sinh thành một cấu hình loài hơi khác nhau so với thuật toán mà Sharkey đã sử dụng. Công nghệ đã được cải thiện, nhưng một phiên bản của cuộc tranh luận giữa việc gộp và chia vẫn còn đó. Biên giới giữa các loài vẫn di chuyển tùy thuộc vào người, hoặc cái gì, đang vẽ chúng.

Hành động phân loại học loài ghi chú con người ở đỉnh sự tự tin của chúng ta: Đây là chúng ta, đưa ra những tuyên bố lớn về những sinh vật khác là gì, về ai họ là, đặt tên cho họ giống như Adam trước Cai phạm. Tuy nhiên, mong muốn của chúng ta để đặt tên cho tự nhiên luôn đối mặt với sự phong phú toàn diện và sự phức tạp hoang dã của thế giới chúng ta thực sự sống trong đó. Ở một góc nhìn, câu chuyện về sự nỗ lực của chúng ta để hiểu về đa dạng sinh học xung quanh chúng ta là một câu chuyện về kiến thức mở rộng liên tục. Ở một góc nhìn khác, đó là một câu chuyện về sự không biết mở rộng liên tục, về việc học cách chúng ta chưa hiểu bao nhiêu. Mặc dù cả hình thái và gen học có thể cho chúng ta biết nhiều về cách sinh vật khác sinh sống trên Trái Đất, luôn có phần trong cuộc sống của sinh vật khác mà chúng ta không thể thấy được. Nhiều loài côn trùng, ví dụ, có thể nhìn thấy các phổ ánh sáng mà chúng ta không thể, và vì vậy trông khác nhau đối với nhau hơn là với chúng ta. Cây sử dụng tín hiệu hóa học phức tạp để giao tiếp với nhau, cũng như với kẻ thù và người hỗ trợ của chúng. Nhiều loài động vật, từ chim đến ếch đến sóc đất Belding, phân biệt bản thân thông qua mùi hương hoặc tiếng kêu hơn là bằng vẻ ngoại hình, và các nhà khoa học ngày càng chuyển đến những sự khác biệt này để cố gắng phân biệt chúng.

Điều này có nghĩa là cố gắng nhận diện, và giảm thiểu, mức độ chúng ta bị hạn chế bởi đặc tính thiên hướng của chúng ta, bao gồm xu hướng ưu tiên thị giác hơn mùi hoặc âm thanh, ban ngày hơn ban đêm, lớn hơn nhỏ, và động vật có gương mặt giống với chúng ta hơn là những con không có. Nhà khoa học Robert May, người đã giúp tiên phong trong lĩnh vực sinh thái học lý thuyết, mô tả sự không biết của chúng ta về các loài không có đặc tính và cuộc sống “tương tự như của chúng ta” như “một bằng chứng đáng chú ý về tự ái của nhân loại.” Trong Naming Nature, một cuốn sách về lịch sử phân loại học, nhà báo khoa học Carol Kaesuk Yoon có quan điểm rộng lượng hơn: “Không có gì khó nhìn thấy hơn,” cô viết, “là khuôn khổ tham chiếu của chính mình.”

Ngay cả khi họ tranh cãi với nhau, những nhà phân loại học mà tôi nói chuyện đều mô tả công việc của họ như một bài tập sự khiêm tốn, cố gắng hết sức của họ trước một điều không biết đến đáng sợ, và học hỏi, lần nữa, về những điều họ không biết. Đây có thể là một công việc đau lòng, như một nhóm tác giả viết, “ghi chú về sự mất mát lịch sử khổng lồ về đa dạng sinh học và, trong một số trường hợp, xác định và đặt tên cho các loài mới đã tuyệt chủng hoặc đã định rõ như vậy.” Ngay cả những cuộc tranh luận gay gắt về phương pháp và mục tiêu đều dẫn về điều này: Chúng ta sống trong một thế giới đa dạng vượt quá sự hiểu biết của kiến thức chúng ta, nhưng không vượt quá khả năng hủy diệt nó.

Trước khi tôi rời khỏi Colorado, Sharkey mở một hộp mới chứa các ống đã mới đây đến từ phòng thí nghiệm mã vạch ở Canada: thêm những con ong bắt ký sinh, lần này từ một phân họ lớn, và phần lớn chưa biết đến, được gọi là Doryctinae. Chúng cũng đã được thu thập tại Costa Rica và đang chờ được đặt tên, trong một bài báo mới sẽ sử dụng phương pháp tối giản tương tự như phương pháp đã gây ra nhiều xôn xao.

Sharkey đổ con đầu tiên ra khỏi ống của nó, và nó tràn ra một tờ giấy, nhỏ bé và vô danh. Và sau đó, ông đặt con ong dưới kính hiển vi.

Nếu bạn mua sắm bất cứ điều gì bằng cách sử dụng liên kết trong câu chuyện của chúng tôi, chúng tôi có thể kiếm được hoa hồng. Điều này giúp hỗ trợ nền báo chí của chúng tôi. Tìm hiểu thêm.

Bài viết này xuất hiện trong số tháng 12 năm 2022/tháng 1 năm 2023. Đăng ký ngay.

Hãy cho chúng tôi biết bạn nghĩ gì về bài viết này. Gửi thư tới biên tập tại [email protected].