DNA bạch tuộc nói gì về sự sụp đổ của phiến băng Nam cực?
Nếu chúng ta muốn hiểu về tương lai, chúng ta thường quay về quá khứ. Và thậm chí còn hữu dụng hơn nếu sử dụng DNA bạch tuộc để nhìn vào những thế giới đã qua.
Khoảng 125.000 năm trước, trái đất trong thời kỳ ấm cuối cùng giữa những thời kỳ băng hà. Nhiệt độ toàn cầu trong suốt thời kỳ gian băng ấm hơn khoảng 0,5 đến 1,5° C hơn các mức nhiệt độ ở thời kỳ tiền công nghiệp.
Điều này hết sức tương đồng với thời đại chúng ta. Bởi khoảng một phần ba của năm 2023, nhiệt độ trái đất ấm hơn 1,5° C so với thời kỳ tiền công nghiệp, do biến đổi khí hậu.
Và hầu như trong suốt 50 năm, các nhà khoa học đã tìm câu trả lời cho việc liệu có hay không Phiến băng Tây Nam cực khổng lồ sụp đổ do mức nhiệt độ toàn cầu ở mức cao như vậy? Từ mẫu địa hình, chúng tôi đã phát hiện ra DNA của một loài bạch tuộc Nam cực nhỏ có thể có manh mối cho quá khứ sâu thẳm đó.
DNA có một câu trả lời. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy, hầu như nó đã sụp đổ 1.
Phiến băng Tây Nam cực rất dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Nếu tan chảy, nước từ phiến băng đó để làm mực nước biển dâng trên toàn cầu tăng từ 3,3 đến 5 mét.
Bạch tuộc và những phiến băng khổng lồ
Các hồ sơ trầm tích và những lõi băng khác cho chúng ta thấy phiên băng bị tách khỏi nơi nó tồn tại ở quãng thời gian cách đây khoảng một triệu năm vào thời kỳ Pleistocene muộn nhưng chính xác thời gian và mức độ đổ sụp vẫn còn chưa được rõ.
Để có được câu trả lời chính xác hơn, chúng tôi nhìn vào tính di truyền của động vật chân đầu (cephalopod).
Mỗi DNA của các sinh vật là một cuốn sách lịch sử và giờ chúng ta có công nghệ để đọc được nó. Chúng tôi có thể sử dụng DNA để nhìn lại và điểm ra sự khác biệt của các quần thể động vật được lai giống.
Bạch tuộc Turquet (Pareledone turqueti) rất nhỏ, mỗi con nặng khoảng 600 gram. Chúng sống ở thềm biển, khắp mọi chốn ở quanh Nam Cực nhưng không có con nào di chuyển xa khỏi khu nhà mình. Nam cực quá rộng vì vậy các quần thể ở những vùng khác nhau thường không lai giống với nhau.
Sâu dưới Tây Nam cực có những khoảng trống trong đá. Hiện tại, nó được nhồi đầy bằng tấm băng biển, tạo thành các biển Weddell, Amundsen và Ross.
Nếu băng tan chảy, các hải lưu có thể mở rộng và kết nối những vũng vịnh với nhau. Bạch tuộc có thể di chuyển trực tiếp sang các bvungf đó và bằng chứng của sự sản sinh có thể có trong DNA.
Nhưng nếu phiến băng không tan chảy, chúng ta chỉ có thể thấy bằng chứng của sự lai giống giữa các quần thể bạch tuộc theo chu vi của lục địa này. Chúng tôi so sánh các mẫu hình DNA ở hệ gene bạch tuộc Turquet khắp Nam Cực để xem là liệu có những kết nối trực tiếp và gián tiếp giữa các quần thể bạch tuộc ở Weddell, Amundsen và Ross không. Chúng tôi sử dụng các mô hình thống kê để xác định liệu những kết nối đó có thể giải thích những kết nối trong hiện tại quanh bờ biển Nam cực không.
Câu chuyện như vậy thể hiện rất rõ ràng trong DNA: đúng, có những kết nối trực tiếp giữa ba quần thể bạch tuộc đó. Những kết nối của chúng có thể không được giải thích về mặt thống kê bằng sự lai giống quanh bờ biển Nam cực. Những quần thể đó có thể chỉ đến từ liên hệ qua những dòng hải lưu mà giờ bị khối băng Tây Nam cực ngăn cản.
Điều này thậm chí còn thú vị hơn nhiều, đầu tiên chúng tôi tìm thấy những kết nối trực tiếp giữa ba quần thể trong suốt thời kỳ Pliocene giữa, vào khoảng 3 triệu đến 3,6 triệu năm trước, khi nhiệt độ nóng hơn 2 đến 3° C và mực nước hiển cao hơn hiện nay 25 mét. Điều này ủng hộ bằng chứng địa chất hiện có là phiến băng Tây Nam cực sụp đổ trong kỷ nguyên này.
Những dấu hiệu về kết nối trực tiếp trong DNA được tìm thấy gần đây giữa bạch tuộc ở ba vùng biển đã xảy ra trong thời kỳ gian băng cuối cùng khoảng 125.000 năm trước. Nó cho thấy tấm băng này bị suy sụp khi nhiệt độ trung bình toàn cầu ấm hơn khoảng 1,5°C so với mức tiền công nghiệp.
Công trình nghiên cứu của chúng tôi đem lại bằng chứng thực nghiệm đầu tiên về phiến băng Tây Nam cực có thể bắt đầu suy sụp nếu chúng ta vượt quá mục tiêu giới hạn cảnh báo từ 1,5° C hoặc thậm chí là 2°C của Thỏa thuận Paris.
Khám phá này cần nỗ lực liên ngành và liên quốc gia
Để sử dụng DNA động vật như một đại diện/bằng chứng cho những thay đổi của phiến băng, chúng tôi đã phải kết hợp nhiều ngành và nhiều quốc gia. Kết hợp nhiều nhà khoa học vật lý và sinh học lại với nhau đem lại những cách thức mới để trả lời những câu hỏi tồn tại đã lâu và có tầm quan trọng sống còn với tất cả chúng ta.
Chúng tôi đã “lục lọi” các bộ sưu tập trong các bảo tàng để lấy mây. Một số đã tồn tại ba thập kỷ – trước khi tồn tại giải trình tự gene và các kỹ thuật phân tích mà chúng ta vẫn sử dụng. Nó chứng tỏ tầm quan trọng sống còn của việc bảo quản mẫu cẩn thận, sự gắn kết với siêu dữ liệu, với việc bảo vệ các loài để đảm bảo cho khả năng tiếp cận trong tương lai.
Nhưng thật khó để đảm bảo cho khoa học liên ngành bởi nó đòi hỏi thời gian, nỗ lực và tư duy mở để đánh giá cao về thuật ngữ mới, các quy mô và các cách tiếp cận mới. Các tạp chí cũng miễn cưỡng bình duyệt các bài báo vì một số khía cạnh của nghiên cứu nằm ngoài chuyên môn của họ. Nhưng chúng tôi hy vọng kết quả của chúng tôi chứng tỏ giá trị của cách tiếp cận này.
Cái gì tiếp theo?
Chúng tôi hy vọng sẽ tiếp tục sử dụng DNA như một đại diện để khám phá những phần khác nhau của Nam Cực với lịch sử khí hậu vẫn còn được ít hiểu biết.
Có nhiều thông tin về quá khứ xa xôi và quá khứ gần của Nam Cực vẫn còn ẩn kín trong các dạng dữ liệu sinh học khác trong các lớp rêu và hồ sơ bùn, các tập đoàn động vật có xương sống và những loài động vật không xương sống ở biển và sống trên mặt đất. Một số kho tàng sinh học đã đem đến cho chúng ta hiểu biết về khí hậu Nam cực trong quá khứ.
Khi trái đất này nóng lên với một tốc độ chưa từng có, chúng ta cần sử dụng những cách tiếp cận đó để hiểu những gì xảy ra khi băng tan.
Anh Vũ tổng hợp
Nguồn: https://www.science.org/content/article/lost-history-antarctica-revealed-octopus-dna
https://phys.org/news/2023-12-octopus-dna-antarctic-ice-sheet.html
—————————————-
- https://www.science.org/doi/10.1126/science.ade0664
