Một Nòng Răng Voi Tiết Lộ một Câu Chuyện Lạ (và Chưa Từng Có)

Một kịch bản đã đang diễn ra ở hành lang bên ngoài phòng lab của Matthew Wooller tại Đại học Alaska. Đó là nơi ông và đồng nghiệp dán các tờ giấy lớn với bản đồ các mức độ đồng vị strontium, nitơ và oxi. Những con số này kể câu chuyện cuộc đời của một con voi tuyết sống hơn 17.000 năm trước: từ khi sinh ra, bị đuổi ra khỏi bầy khi đến tuổi dậy thì, các chuyến đi tới lui qua dãy núi Brooks ở phía bắc Alaska, và cuối cùng là cái chết do đói.

Câu chuyện này, được công bố hôm nay như một bài báo trên Science, là câu chuyện đầu tiên vẽ ra cuộc sống của một con voi tuyết đơn lẻ. Nó dựa trên các đồng vị tạo nên một trong những ngà voi của động vật này, mà Wooller và các cộng tác viên của ông sử dụng để vẽ ra các hành động và suy luận ra thức ăn của nó. Dữ liệu này bắt đầu điền vào những khoảng trống trong kiến thức của các nhà khoa học về cách voi mammoth hoạt động, và có thể là một phương pháp mới để vẽ ra các hành động của các loài tiền sử khác. Bằng cách cho các nhà khoa học một ý tưởng tốt hơn về cách voi mammoth phản ứng với những yếu tố gây căng thẳng vào cuối thời kỳ băng tan cuối cùng, nghiên cứu cũng có thể giúp họ đưa ra dự đoán tốt hơn về những gì sẽ xảy ra với các loài động vật lớn ngày nay khi sự nóng lên toàn cầu biến đổi môi trường.

“Đó giống như một bộ phim truyền hình xuất hiện ngay trước mắt chúng tôi,” Wooller nói về sự liên kết thời gian mà nhóm của ông ghép lại trong hành lang. “Nó thật đẹp đẽ.”

Các đồng vị là các biến thể của một nguyên tố cụ thể. Ví dụ, strontium có bốn đồng vị ổn định tự nhiên: ⁸⁴Sr, ⁸⁶Sr, ⁸⁷Sr, và ⁸⁸Sr. Mỗi đồng vị có cùng số proton nhưng có số neutron khác nhau. Những đồng vị này được tìm thấy ở khắp mọi nơi—trên đá, trong nước, và trên đáy biển—nhưng theo tỷ lệ cụ thể cho từng vùng. Điều đó có nghĩa là tỷ lệ ⁸⁷Sr đến ⁸⁶Sr, ví dụ, trở thành như một địa chỉ cho một khu vực cụ thể. Hàng ngàn năm trước, khi voi tuyết gặm cỏ trên thảo nguyên cỏ, những đồng vị đó đã di chuyển từ đất đến thức ăn rồi vào cơ thể của chúng. “Bạn là những gì bạn ăn, isotopically,” Wooller nói.

Đối với con người, các đồng vị được phân phối vào mọi phần của cơ thể, từ tóc và răng đến xương. Đối với voi tuyết, điều đó bao gồm cả ngà, mọc từ một điểm gắn vào cơ sở của hộp sọ. Mỗi ngày, khoáng chất và đồng vị đã di chuyển qua tuần hoàn máu và được kết tủa tại nơi gắn vào cơ sở này thành các lớp tích tụ theo thời gian. Giống như những vòng trong thân cây, những lớp này cung cấp một bản ghi về nơi voi tuyết đi qua trong suốt cuộc đời—từ lúc sinh ra ở đỉnh ngà, cho đến cái chết khi không còn thêm lớp nữa.

Mặc dù thế giới đã thay đổi đáng kể kể từ khi voi tuyết lang thang, tỷ lệ đặc biệt của các đồng vị trong đá và đất Alaska đã gần như không thay đổi. Bằng cách so khớp các hồ sơ đồng vị trong ngà với các đồng vị trong cảnh quan hiện tại, các nhà nghiên cứu có thể theo dõi nơi mà voi tuyết đã dùng bữa suốt những năm qua.

“Các đồng vị strontium thay đổi theo địa chất, vì vậy thay đổi rất, rất chậm,” Clément Bataille, một nhà địa chất tại Đại học Ottawa và một trong những tác giả của bài báo nói. Để hỗn hợp đồng vị của một khu vực thay đổi, rất nhiều đất mới đã phải hình thành—và điều đó chưa xảy ra nhiều ở phần lớn Alaska kể từ kỷ Holocene sớm, khi con voi tuyết này còn sống. Phía bắc Alaska vẫn giữ nguyên khá trong sạch, Bataille bổ sung, vì chưa có nhiều sự đóng băng hay hoạt động của con người để di chuyển đất và đá.

Đầu tiên, nhóm phải tạo ra một bản đồ đồng vị, họ làm điều này bằng cách lấy mẫu từ răng của các loài gặm nhấm ngày nay sống khắp Alaska. Vì các nhà khoa học biết rằng những loài gặm nhấm này không di cư xa, họ biết rằng răng của chúng sẽ cho hình ảnh rõ ràng về các khu vực cụ thể như thế nào về đồng vị.

Sau đó, Wooller đã chọn một ngà voi dài hơn 5 feet, một phần của cặp ngà được phát hiện cùng với các xương khác, bao gồm cả hàm dưới. Qua các năm, hóa thạch có thể bị tách rời, bị nước cuốn đi hoặc từ từ trượt xuống dốc núi. Nhưng việc tìm thấy tất cả các mảnh này cùng nhau có nghĩa là các nhà nghiên cứu có thể chắc chắn rằng đây là nơi con vật chết—và điều đó quan trọng, bởi nó giúp họ bắt đầu điều tra cuộc đời của con voi tuyết. “Điểm khởi đầu của chúng tôi là điểm kết thúc của nó,” ông nói.

ADN từ các hài cốt đã tiết lộ con voi tuyết là đực, nhưng để có thêm thông tin, các nhà nghiên cứu đã chia ngà làm hai để nhìn rõ hơn vào những vòng của khoáng chất kết tủa. Họ sử dụng laser để lấy mẫu nhỏ từ mỗi lớp, từ vật liệu ở đỉnh ghi lại những ngày đầu tiên của con voi tuyết, đến phần ở cơ sở ghi lại ngày cuối cùng của nó.

Khi họ trùng lên dữ liệu từ ngà lên bản đồ đồng vị của loài gặm nhấm, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng con voi tuyết đã được sinh ra ở lưu vực Yukon thấp và đã dùng bữa ở nội địa Alaska trong những năm đầu tiên, giữa dãy núi Brooks và dãy núi Alaska. Khi đạt đến tuổi trưởng thành khoa học, khoảng 16 tuổi, con voi mở rộng phạm vi của mình, di chuyển về phía bắc hơn vào dãy núi Brooks. Các nhà khoa học đã theo dõi nó khi nó di cư giữa nội địa Alaska và sườn bắc của dãy núi, có thể tìm kiếm thức ăn khi mùa thay đổi, đôi khi di chuyển hơn 300 dặm trong vài tháng.

“Điều đó thật bất ngờ với tôi,” Clément Bataille nói về những phạm vi này, lớn hơn nhiều so với những gì anh ấy mong đợi. “Điều đó thực sự đặt ra câu hỏi tại sao. Đã xảy ra gì? Tại sao nó làm như vậy? Tại sao nó di chuyển theo cách này, và nhanh đến vậy?”

Sự chỉ ra rằng voi tuyết cần một môi trường sống rất lớn có thể cho chúng ta gợi ý về lý do tại sao chúng đã tuyệt chủng, David Nogués-Bravo, giáo sư bổ nhiệm về địa lý sinh vật cổ điển tại Đại học Copenhagen, người không tham gia vào nghiên cứu nói. Trong suốt cuộc đời của con voi tuyết này, vào một thời điểm cuối cùng của thời kỳ băng tan cuối cùng, Trái đất đang ấm lên. Rừng Boreal đang bắt đầu chiếm lĩnh căn nhà của voi tuyết trên thảo nguyên cỏ. Con người có thể đã xuất hiện và bắt đầu săn chúng nữa. Khoảng 6.000 năm sau cái chết của con voi tuyết này, loài này gần như đã tuyệt chủng. Đối với các nhà khoa học, việc phân biệt các yếu tố gây căng thẳng khác nhau có thể đã va chạm để loại bỏ voi tuyết, nhưng có dữ liệu cơ bản về phạm vi sống và mức độ di chuyển có thể giúp họ xây dựng mô hình để tái tạo những gì có thể đã xảy ra.

Nogués-Bravo nói rằng các kỹ thuật như bản đồ đồng vị là một bước tiến lớn vì chúng có thể giúp các nhà khoa học theo dõi quá trình tuyệt chủng. "Điều đó thực sự mở ra một cửa sổ lớn để giúp chúng ta hiểu tại sao các loài tuyệt chủng," anh ấy nói. Điều đó cuối cùng có thể giúp các nhà khoa học dự đoán những gì có thể xảy ra với các loài động vật lớn khác, như voi, trong những năm sắp tới khi biến đổi khí hậu và sự can thiệp của con người hạn chế môi trường sống của chúng.

Nhưng có những giới hạn về mức độ chi tiết mà dữ liệu từ ngà voi này có thể mô tả. Nogués-Bravo nói rằng các bản đồ này có thể khá chính xác trong việc cho biết con vật nói chung ở đâu. Nhưng chúng không phải là GPS. “Tôi đặc biệt hoài nghi về các tuyến đường cụ thể mà họ cố gắng mô phỏng,” anh ấy nói. Để theo dõi những tuyến đường đó, các nhà nghiên cứu sẽ cần dữ liệu đồng vị rất chính xác từ mỗi kilômét vuông của khu vực, điều mà bản đồ dựa trên gặm nhấm của họ không có.

Tuy nhiên, mặc dù bức tranh còn mơ hồ một chút, đó là cái nhìn chưa từng có về những gì một con voi tuyết đơn lẻ đã làm trong suốt cuộc đời của nó. Ví dụ, khi Wooller và Bataille kiểm tra cơ sở của ngà voi, họ bắt đầu nhận thấy dấu hiệu của vấn đề. Các mẫu đồng vị strontium đã cho thấy rằng động vật di chuyển ít đi và ít hơn, ở lại trong một khu vực tương đối nhỏ và không di cư hàng trăm dặm như trước đây. Các nhà khoa học ước tính rằng voi tuyết thường sống đến khi họ khoảng 60 hoặc 70 tuổi, nhưng chỉ mới 28 tuổi, con voi tuyết này đã bắt đầu chết. Trong năm cuối đời của nó, mức độ đồng vị nitơ trong ngà của nó bắt đầu tăng cao, một mẫu mã chỉ ra sự đói kém ở động vật có vú. “Giống như chúng ta đã ghi lại nguyên nhân gây ra cái chết,” Wooller nói, mặc dù việc tại sao con voi tuyết ngừng di chuyển và ăn uống bình thường vẫn là một bí ẩn.

Bây giờ các nhà nghiên cứu muốn áp dụng kỹ thuật này vào ngà voi từ các con voi tuyết khác. Wooller tò mò liệu các con đực khác có hành vi tương tự như con họ đã theo dõi không, và liệu các con cái có mô hình di cư khác nhau so với các con đực hay không. Ông cũng muốn biết những di chuyển đó thay đổi như thế nào khi hành tinh tiếp tục nóng lên, vì vậy ông muốn kiểm tra ngà voi từ các con voi tuyết sống trong các thời kỳ khác nhau. Điều đó có thể cung cấp nhiều gợi ý hơn về việc liệu chúng đã thay đổi phạm vi sống của họ để phản ứng với sự tiến triển của rừng Boreal, hay vì sự xuất hiện của con người. Kỹ thuật này cũng có thể được áp dụng vào răng và sừng của các loài khác còn sống vào thời kỳ này, như tuần lộc hoặc bò musk, để xem mỗi loài động vật đã phản ứng thế nào với thế giới thay đổi này.

“Những gì chúng tôi đang chỉ ra ở đây là có một hồ sơ rất phong phú và tuyệt vời có thể được thu được từ ngà voi này,” Wooller nói. Mỗi ngà voi là một kho thông tin, một câu chuyện cuộc đời đầy đủ đang chờ được đọc.

Nhiều bài viết tuyệt vời khác của MYTOUR

• 📩 Cập nhật mới nhất về công nghệ, khoa học và nhiều hơn nữa: Nhận thông tin qua bản tin của chúng tôi!
• Lịch sử của Black Twitter từ góc nhìn của nhân dân
• Tại sao ngay cả người nhanh nhất cũng không thể chạy nhanh hơn mèo nhà của bạn
• Những tàu chiến hư hỏng đang gây ra hỗn loạn ở các khu vực xung đột
• Cách mới này để huấn luyện Trí tuệ Nhân tạo có thể làm giảm quấy rối trực tuyến
• Cách xây dựng lò nướng hoạt động bằng năng lượng mặt trời
• 👁️ Khám phá Trí tuệ Nhân tạo như chưa bao giờ với cơ sở dữ liệu mới của chúng tôi
• 🎮 MYTOUR Games: Nhận các mẹo mới nhất, đánh giá và nhiều hơn nữa
• 🏃🏽‍♀️ Muốn có các công cụ tốt nhất để duy trì sức khỏe? Hãy xem lựa chọn của đội Gear của chúng tôi về các thiết bị theo dõi sức khỏe tốt nhất, trang bị chạy bộ (bao gồm giày và tất), và tai nghe tốt nhất