Tơ nhện: Nguồn lưu giữ thông di truyền của động vật

Mạng nhện có thể là một nguồn hữu ích giúp theo dõi những loài động vật ở xung quanh chúng ta.

Joshua Newton, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Trường Khoa học Phân tử và Đời sống thuộc Đại học Curtin, đang thu thập mạng của nhện thợ dệt quả cầu vàng. Ảnh: Morten Allentoft / CNN

Nhện giăng tơ để bắt ruồi và những con mồi nhỏ bé khác. Trên thực tế, tơ nhện cũng đang thu giữ rất nhiều DNA từ môi trường xung quanh, các nhà khoa Úc cho rằng có thể xem đây là một nguồn tài nguyên tiềm năng để theo dõi các loài động vật có nguy cơ tuyệt chủng và giám sát tình trạng hệ sinh thái.

Theo một nghiên cứu được công bố vào tuần trước trên tạp chí iScience, mạng nhện được thu thập từ hai địa điểm ở Tây Úc – Sở thú Perth và khu bảo tồn rừng Karakamia – đã lưu giữ dấu hiệu di truyền của 93 loài động vật, bao gồm chuột túi và gấu túi bản địa cũng như voi và ngựa vằn nuôi nhốt .

Theo đồng tác giả nghiên cứu Joshua Newton, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Trường Khoa học Phân tử và Đời sống thuộc Đại học Curtin, mạng nhện có thể là một nguồn hữu ích giúp theo dõi những loài động vật ở xung quanh chúng ta.

“Các nghiên cứu về đa dạng sinh học thường bỏ qua tơ nhện – thứ được chứng minh là nguồn chứa thông tin di truyền”, NCS Newton cho biết trong một thông cáo báo chí. “Chỉ cần một lượng nhỏ DNA để xác định loài động vật. Phương pháp rẻ tiền và không xâm lấn này có thể thay đổi cuộc chơi trong cách chúng ta tìm hiểu và bảo vệ đa dạng sinh học trên cạn.”

Tất cả các sinh vật đều để lại các đoạn DNA thông qua tế bào da, tóc hoặc dịch cơ thể. Vật liệu di truyền này được gọi là DNA môi trường hoặc eDNA.

Từ lâu các nhà khoa học đã có thể phát hiện DNA động vật trong không khí. Hai nghiên cứu được công bố vào năm 2022 đã phục hồi DNA của nhiều loài động vật từ các mẫu không khí được thu thập từ Vườn thú Copenhagen ở Đan Mạch và Vườn thú Hamerton ở Vương quốc Anh. Nghiên cứu của Úc đã tiến thêm một bước nữa khi loại bỏ sự cần thiết của các thiết bị – như quạt hoặc bộ lọc không khí – để thu thập mẫu.

Các tác giả cho biết, mạng nhện “hiện diện khắp nơi trong cả môi trường tự nhiên và môi trường nhân tạo”. Hơn nữa, rất dễ để thu thập mạng nhện. “Tôi mang mạng nhện đến phòng thí nghiệm và sau đó lấy DNA ra khỏi sợi tơ bằng các phương pháp chiết xuất khá tiêu chuẩn”, NCS Newton giải thích.

Các kỹ thuật liên quan đến eDNA đã tạo ra tác động quan trọng trên các lĩnh vực nghiên cứu khoa học khác nhau. Các nhà khảo cổ đang sử dụng eDNA được tìm thấy trong bụi hang động để hiểu về quần thể người cổ đại, trong khi eDNA từ lõi trái đất ở Bắc Cực đã tiết lộ nơi voi ma mút và các động vật kỷ băng hà khác từng di chuyển đến. Các nhà khoa học cũng áp dụng kỹ thuật này vào hoạt động bảo tồn, chẳng hạn như để tái khám phá loài chuột chũi vàng, được tìm thấy bằng eDNA 87 năm sau khi các chuyên gia về động vật hoang dã lo ngại loài này đã tuyệt chủng.

Các kỹ thuật tương tự cũng được áp dụng để thu thập mẫu eDNA trong nước thải nhằm phát hiện và theo dõi các bệnh như Covid-19 trong quần thể người.

GS Elizabeth Clare, khoa sinh học tại Đại học York ở Ontario, Canada, người đứng đầu một trong những nghiên cứu năm 2022 về lấy mẫu eDNA – song không tham gia vào nghiên cứu này, cho biết bà thích ý tưởng sử dụng mạng nhện. “Nó hoàn toàn không xâm lấn (trừ khi bạn là con nhện!). Tôi không ngạc nhiên chút nào khi nó được triển khai một cách hữu ích”, bà trả lời qua email. “Chúng tôi hiện đang tiếp tục theo đuổi công việc thu thập eDNA từ các nguồn không khí, và tôi nghĩ rằng, một khi chúng tôi tìm ra các phương pháp phù hợp, phương pháp thu thập eDNA trong không khí sẽ cực kỳ thành công”.

Các mẫu DNA đa dạng

Tại Vườn thú Perth, các loài được phát hiện có kích thước đa dạng, từ khỉ đuôi sóc lùn đến voi châu Á. Tại cả hai địa điểm, vườn thú và khu bảo tồn rừng Karakamia, nhóm nghiên cứu nhận thấy các loài động vật có hành vi và lối sống khác nhau, bao gồm possum đuôi cọ sống trên cây, động vật sống trên mặt đất như hươu cao cổ, các loài sống về đêm, động vật có lông, lông vũ, vảy hoặc da trần.

Số loài được phát hiện tại vườn thú (61) gấp đôi so với số được phát hiện trong rừng (32). Các tác giả cho biết sự khác biệt này có thể là do mật độ động vật ở vườn thú dày hơn làm tăng cơ hội phát hiện.

Nghiên cứu lưu ý rằng các loại tơ nhện khác nhau cũng có thể ảnh hưởng đến loại và số lượng DNA được thu thập.

Tại khu vực rừng Karakamia, cách sở thú 50 km (31 dặm), nhóm nghiên cứu đã thu thập thêm tơ nhện hình quả cầu (với các sợi xuyên tâm, như nan hoa của bánh xe và các vòng tròn đồng tâm) từ các họ nhện Araneidae và Phonognathidae. Ngược lại, phần lớn mạng nhện được thu thập tại Vườn thú Perth là từ nhện họ Desidae và Theridiidae, cả hai đều giăng tơ theo cấu trúc rối rắm, không đều.

NCS Newton cho biết mỗi loại mạng nhện khác nhau sẽ phù hợp với các cách phân tích, thu thập khác nhau. “Rất nhiều nhện dệt mạng theo hình quả cầu sẽ gỡ mạng của chúng vào buổi sáng và sau đó dệt lại chúng vào ban đêm,” điều này giúp các nhà khoa học có thể thu thập DNA trong một khoảng thời gian cụ thể.

Tiếp theo, nhóm sẽ so sánh mạng nhện với các vật liệu hấp thụ hoặc thu thập eDNA khác, bao gồm cả đất và nước. “Tôi nghĩ điều mà chúng tôi hãy còn băn khoăn đó là DNA dạng này sẽ di chuyển được bao xa”, NCS Newton bày tỏ.

Hà Thi tổng hợp

Nguồn:

Spiders spin webs to catch prey. They’re also trapping a wealth of genetic information

Spider webs capture environmental DNA from terrestrial vertebrates

Tác giả