Dữ liệu hệ gene toàn diện về động vật không xương sống trong đất
Với dự án “MetaInvert”, các nhà khoa học đã đem lại một dữ liệu hệ gene mở rộng về 232 loài động vật ít được quan tâm nghiên cứu trước đây.
Chúng nhỏ bé, vô cùng đa dạng và có mặt khắp mọi nơi trong đất: các loài động vật không xương sống trong đất như họ Đuôi bật, ve, cuốn chiếu và giun tròn. Những loài vật này vốn thường chỉ hiển thị một cách rõ ràng dưới một ống kính hiển vi, đảm trách những nhiệm vụ quan trọng khác nhau trong hệ sinh thái đất.
Đó là lý do giải thích tại sao giới khoa học ngày một quan tâm đến chúng với những đo lường chính thức để bảo vệ sự đa dạng sinh học của đất. Thông tin này sẽ góp phần hết sức quan trọng để nhận diện và tăng thêm hiểu biết của cộng đồng khoa học về thành phần và chức năng cũng như khám phá về những đáp ứng tiến hóa với các điều kiện môi trường của chúng.
Nhưng chính xác thì đặc điểm và năng lực của từng loài là gì? Đây là thông tin để tìm hiểu vật liệu di truyền của chúng và cách chúng phát triển khắp các giai đoạn tiến hóa.
Hiệu suất làm việc của chúng có ý nghĩa quan trọng với sức khỏe của đất: các bầy động vật đa bào nhỏ không xương sống phân giải không mệt mỏi vật liệu hữu cơ, điều chỉnh hoạt động của các vi sinh vật và thúc đẩy chu trình tuần hoàn của dưỡng chất và lưu trữ nước. Theo cách này, chúng đóng góp không ít cho việc tạo ra thực phẩm cho loài người chúng ta. Tuy nhiên, dù các động vật trong đất cũng như các loài động vật trên mặt đất – và tầm quan trọng của chúng đối với đất đai đã được ghi nhận thì chúng vẫn chưa được nghiên cứu một cách toàn diện.
Đó là lý do dự án “Giám sát đa hệ gene của các cộng đồng trong đất” (MetaInvert) ra đời, do Trung tâm Hệ gene đa dạng sinh học tịnh tiến Hessian LOEWE (TBG) và các đồng nghiệp ở Pháp, Tây Ban Nha và Thụy Điển, thực hiện.
Trong một nghiên cứu xuất bản trên tạp chí Communications Biology, họ miêu tả cách tiếp cận của mình và các phương pháp hệ gene mới mà họ sử dụng 1.
“Các động vật không xương sống trong đất rất khó để nghiên cứu do kích thước nhỏ bé và sự đa dạng đến mức khó tin của chúng. Chúng tôi đã nghi ngờ là còn có hàng trăm nghìn loài chưa được ghi nhận trên toàn thế giới. Các phương pháp phân tích hệ gene mới hiện đang đem lại những cái nhìn hoàn toàn mới”, theo nhận xét của Miklós Bálint, giáo sư Hệ gên môi trường chức năng tại Trung tâm nghiên cứu Đa dạng sinh học và Khí hậu Senckenberg của Đại học Giessen Justus Liebig và đồng phát ngôn của LOEWE-TBG.
Các nhà khoa học mới tập trung vào các phương pháp đa hệ gene và đa phiên mã.
“Trong khi các phương pháp dựa trên DNA và RNA đã được sử dụng từ lâu thường để hỗ trợ nghiên cứu phân loại truyền thống và sinh học của nhóm các động vật khó phân tích, chúng tôi sử dụng “đa hệ gene đoạn ngắn” để giải trình tự ngẫu nhiên các mảnh DNA từ một mẫu. Vì có thể sử dụng mọi thông tin hệ gene có sẵn để nhận diện sự phân loại loài, đó là một cách tiếp cận ngày một hữu dụng để dò ra sự hiện diện của các sinh vật với một hạt nhân mà người ta gọi là sinh vật nhân thực”, Bálint giải thích.
Đa phiên mã thường được sử dụng để dò các gene được sao chép một cách tích cực để thành ribonucleic acids (RNA) vì thông tin quan trọng và chức năng chúng mang trong một tế bào và do đó kiểm soát các quá trình sinh học đang diễn ra. Điều này cung cấp thông tin về hoạt động chuyển hóa của các loài của cộng đồng trong đất và về những thay đổi chức năng của các cộng đồng đó.
Theo các tác giả nghiên cứu, các bộ sưu tập và các cơ sở dữ liệu gene hệ gene toàn diện được hình thành trên trục xương sống của hai phương pháp ấy. “Với phân tích hệ gene của 232 loài khác nhau trong nghiên cứu của mình, chúng tôi giờ đã tạo ra được một nguồn hệ gene lớn để có thêm những cái nhìn mới vào cấu trúc, hoạt động và chức năng của các cộng đồng không xương sống trong đất. Thêm vào đó, chúng tôi có thể xác nhận các lý thuyết về tiến hóa của các hệ gene mà không phải tổng quát hóa khắp các nhóm sinh vật không xương sống khác biệt về mặt tiến hóa”, Bálint nói.
Với các kết quả của mình, các tác giả muốn đóng góp vào những hiểu biết chung và bảo vệ sự đa dạng sinh học của đất. Theo nghiên cứu này, những phát hiện mới và phương pháp mới cho phép giám sát nhiều chi tiết hơn cả thành phần và chức năng của các cộng đồng. Thêm vào đó, có thể truy dấu được những đáp ứng tiến hóa trước những thay đổi của điều kiện đất.
Dự án thành phần “MetaInvert-ISO”, vốn là sáng kiến tại Trung tâm TBG LOEWE, hướng đến việc tạo ra một bộ các phương pháp phân tích tiêu chuẩn hóa để đánh giá sự đa dạng sinh học đất. Các phương pháp này thường được sử dụng để ghi nhận, xác định và sử dụng dữ liệu phân loại đáng tin cậy để bảo vệ sự đa dạng sinh học đất theo một cách thức minh bạch và có thể thực hành được – phụ thuộc vào những quy định của pháp luật.
Thanh Lan tổng hợp
Nguồn: https://phys.org/news/2023-12-comprehensive-genome-soil-invertebrates-insights.html
https://www.senckenberg.de/en/presse/statements/
—————————————————
1. https://www.nature.com/articles/s42003-023-05621-4
