Buzz
DNA lâu đời nhất được tìm thấy từ một hệ sinh thái 2,4 triệu năm tuổi ở Greenland. Liệu các nhà khoa học có thể giải mã được DNA thậm chí còn cổ hơn nữa?
Trong hơn bốn thập kỷ qua, DNA cổ đại đã trở thành công cụ khoa học quan trọng giúp con người khám phá quá khứ. Từ năm 1984, khi các nhà khoa học lần đầu phục hồi thành công hai đoạn DNA từ mẫu vật quagga, một loài ngựa vằn đã tuyệt chủng vào thế kỷ 19, ngành nghiên cứu này đã có những bước tiến vượt bậc nhờ sự phát triển của công nghệ.
Ngày nay, các nhà khoa học có thể giải mã chuỗi DNA có niên đại hàng triệu năm, trong đó kỷ lục hiện tại thuộc về hệ sinh thái 2,4 triệu năm tuổi ở Greenland.
Câu hỏi lớn được đặt ra là liệu DNA có thể tồn tại lâu hơn con số kỷ lục này không, bởi vì DNA là vật chất sinh học rất nhạy cảm với các yếu tố môi trường. Nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng và sự phân hủy tự nhiên đều ảnh hưởng đến khả năng tồn tại của nó. Do đó, các nhà khoa học vẫn đang tranh luận về giới hạn tối đa mà DNA có thể tồn tại trong tự nhiên, cả trên lý thuyết lẫn thực tế.
Thập niên 1990 là giai đoạn sôi động khi tiểu thuyết khoa học viễn tưởng Công viên kỷ Jura của Michael Crichton ra đời. Tác phẩm mô tả viễn cảnh khủng long được hồi sinh nhờ chiết xuất DNA từ côn trùng mắc kẹt trong hổ phách, khiến trí tưởng tượng của toàn thế giới bùng nổ và thúc đẩy các nhà khoa học tìm kiếm DNA trong hóa thạch từ kỷ Phấn trắng, cách đây 145-66 triệu năm. Tuy nhiên, hy vọng nhanh chóng vỡ vụn khi kết quả cho thấy những gì tìm được chỉ là DNA của vi khuẩn, không phải dấu vết của khủng long.
Để xác định giới hạn tồn tại của DNA, vào năm 2012, Tom Gilbert, giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Toàn diện về Tiến hóa của Quỹ Nghiên cứu Quốc gia Đan Mạch, cùng cộng sự đã tiến hành nghiên cứu 158 mẫu xương chim moa tuyệt chủng ở New Zealand.
Nhóm nghiên cứu đã mô phỏng "chu kỳ bán rã" của DNA và phát hiện rằng, trong xương, DNA mất đi một nửa số liên kết sau khoảng 521 năm. Từ kết quả này, các nhà khoa học ước tính trong điều kiện lý tưởng, DNA có thể tồn tại tối đa khoảng 6,8 triệu năm – một con số ấn tượng, nhưng vẫn quá ngắn để biến viễn cảnh Công viên kỷ Jura thành hiện thực.
Điều kiện bảo tồn lý tưởng của DNA được mô tả là "lạnh, tối, khô và mới". Vì vậy, những mẫu DNA cổ nhất thường được tìm thấy ở các vùng băng giá như Greenland hoặc Siberia. Tại đây, các nhà khoa học cũng đã giải trình tự bộ gen voi ma mút 1,2 triệu năm tuổi, kỷ lục đối với động vật.
Tuy nhiên, câu chuyện trở nên phức tạp khi xét đến DNA của loài người và họ hàng gần. Con người tiến hóa chủ yếu ở các khu vực nóng ẩm – môi trường không thuận lợi cho việc bảo tồn vật chất di truyền.
Do đó, các phát hiện về DNA cổ của tổ tiên loài người còn rất hạn chế. DNA của người Neanderthal lần đầu tiên được chiết xuất vào năm 1997 từ một mẫu vật 40.000 năm tuổi ở Đức. DNA cổ nhất của một loài họ hàng người được tìm thấy ở Tây Ban Nha vào năm 2022, với niên đại khoảng 400.000 năm, hé lộ mối liên hệ giữa Neanderthal và Denisova.
Ở châu Phi, nơi được coi là cái nôi tiến hóa của nhân loại, tình hình còn khó khăn hơn. DNA cổ nhất phục hồi được ở khu vực cận Sahara chỉ có niên đại khoảng 20.000 năm, khiến việc nghiên cứu tổ tiên xa xưa, bao gồm cả loài Australopithecus sống cách đây 4,5-1,2 triệu năm, gần như không thể thực hiện qua DNA.
Một hướng đi mới đã được mở ra trong nghiên cứu protein cổ (paleoproteomics). Dù không lưu giữ toàn bộ thông tin di truyền như DNA, protein có thể tồn tại lâu hơn và cung cấp dữ liệu quý giá về tiến hóa. Một số nghiên cứu đã thành công trong việc khai thác protein có niên đại lên tới 3,5 triệu năm, mở rộng cơ hội tìm hiểu về những họ hàng cổ xưa của loài người.
Các chuyên gia cho rằng hy vọng lớn nhất hiện nay nằm ở việc tìm kiếm những khu vực bảo tồn đặc biệt như dưới lớp băng vĩnh cửu ở Nam Cực hoặc Siberia. Tuy nhiên, thách thức không chỉ là thời gian tồn tại, mà còn là độ dài của các chuỗi DNA còn sót lại.
Tom Gilbert đưa ra ví dụ: "Nếu bạn cắt một cuốn sách thành từng chương, ta vẫn có thể nhận diện nó. Nhưng nếu cắt thành từng từ, việc nhận dạng trở nên khó khăn hơn rất nhiều. Còn nếu chỉ còn từng chữ cái rời rạc, thì không thể nhận ra nữa".
Điều này có nghĩa là, ngay cả khi phát hiện được DNA có tuổi đời hàng triệu năm, chuỗi gen đó có thể đã phân hủy đến mức không còn giá trị để phân tích. Vì vậy, mặc dù kỷ lục 2,4 triệu năm hiện tại có thể bị phá vỡ, nhưng không ai có thể chắc chắn rằng dữ liệu thu được sẽ đủ để tái dựng lại bức tranh di truyền.
Nhận thức của khoa học về giới hạn tồn tại của DNA đã thay đổi rất nhiều trong vài thập kỷ qua. Gilbert thừa nhận rằng nếu vào năm 2003 có ai hỏi, hầu hết các chuyên gia sẽ khẳng định rằng DNA chỉ có thể tồn tại khoảng 100.000 năm. Tuy nhiên, giờ đây, bằng chứng đã vượt xa dự đoán đó gấp 20 lần.
Câu hỏi "DNA có thể tồn tại được bao lâu" vẫn chưa có lời giải cuối cùng. Tuy nhiên, với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ giải trình tự và sự kiên trì của các nhà khoa học, không loại trừ khả năng trong tương lai, chúng ta sẽ khám phá được những mảnh ghép di truyền cổ xưa hơn, có thể ẩn sâu dưới lớp băng Nam Cực. Dù chưa thể biến Công viên kỷ Jura thành hiện thực, nhưng mỗi khám phá mới đều mang lại một hành trình thú vị, đưa con người tiến gần hơn đến việc giải mã toàn bộ lịch sử tiến hóa sự sống trên Trái Đất.
