DNA của những người chăm sóc chuột chũi cũng được công nghệ phát hiện ra, chứng tỏ độ nhạy bén và tin cậy của kỹ thuật. Ảnh: PeerJ.
Công nghệ mới lập tức gây tiếng vang bởi nó có tiềm năng cách mạng hóa việc nghiên cứu các loài động vật khó theo dõi, các bệnh truyền nhiễm nguy hiểm chẳng hạn Covid-19, hoặc trong công tác pháp y giám định tội phạm. Ví dụ, nếu một người bị tình nghi đi qua hiện trường vụ án, phân tích không khí có thể xác định DNA của anh ta, dựa trên cơ sở dữ liệu về thông tin công dân.
Trước đây, DNA lấy từ môi trường chỉ được phát hiện trong nước, đất và tuyết. DNA không khí (eDNA) là một giấc mơ kéo dài hàng chục năm, trước khi được nhóm của Tiến sĩ Elizabeth Clare, giảng viên cao cấp tại Đại học Queen Mary, London gỡ bỏ bằng những bộ không khí siêu mịn.
"Chúng tôi đã thu thập được và công bố những bằng chứng cho thấy eDNA của động vật có thể được thu thập từ không khí. Phát hiện này mở ra cơ hội to lớn trong việc theo dõi những động vật sống theo đàn lớn, trong các môi trường khó tiếp cận như hang động", Tiến sĩ Clare nói về nghiên cứu của mình sau khi đăng tải trên tạp chí PeerJ.
Theo Tiến sĩ Clare, công nghệ mới này dựa vào quá trình hút không khí trong một môi trường kín, có thể là hang động, một căn phòng, hoặc một chiếc tủ vào một bộ lọc. Không gian càng lớn, DNA sẽ càng bị pha loãng, khiến kết quả đo có thể thiếu chính xác. Ngược lại, trong không gian hẹp, kết quả rất rõ ràng. "eDNA" đã được trích xuất từ các bộ lọc và giải mã thành công.
Đối tượng thí nghiệm của nhóm do Tiến sĩ Clare đứng đầu là chuột chũi trụi lông, một loài được cho là có khả năng thải DNA mạnh vào không khí. Trong cả hai thí nghiệm, hút không khí từ hang động chuột chũi, và hút không khí từ những phòng kín nuôi từng cá thể, DNA của chuột chũi trụi lông đều được phát hiện.
Điều đáng nói, DNA của những người chăm sóc chuột chũi hàng ngày, trong thí nghiệm thứ hai, cũng được nhận ra, dù thời gian trong phòng của họ ít hơn rất nhiều so với chuột chũi. "Chúng tôi thực sự bất ngờ về bộ lọc siêu mịn này. Nó cho thấy tính đúng đắn của thuật toán, trình tự lấy mẫu, và độ nhạy của các thiết bị đo", Tiến sĩ Clare nhấn mạnh.
Ngay cả khi nhốt riêng từng cá thể chuột chũi, DNA của chuột chũi trần có thể được phát hiện từ không khí của các hang động trong phòng thí nghiệm của chúng và cũng như căn phòng chúng đang ở hay không. Ảnh: PeerJ.
Với làn da nhăn nheo và những chiếc răng cửa nhô ra, chuột chũi trụi lông là một trong những sinh vật kỳ lạ nhất trong vương quốc động vật. Đây là một trong hai loài có vú duy nhất sống thành quần cư, với chuột chũi chúa là con duy nhất có khả năng sinh sản, sống cạnh một đàn chuột chũi thợ, giống như đời sống của ong mật.
Các chuột chũi thợ đào bới hệ thống hang ngầm chằng chịt dưới lòng đất để đem thức ăn về cho cả đàn. Tổ chức bầy đàn của chuột chũi trụi lông rất cao, bởi chúng có ngôn ngữ để nói chuyện với nhau. Đó là cách duy nhất để chuột chũi trụi lông tìm thức ăn, phát hiện kẻ thù... trong bối cảnh đôi mắt bị tiêu biến, và gần như không thể sử dụng được dưới lòng đất.
Trung tâm Y học Phân tử Max Delbruck ở Berlin phát hiện rằng, trách nhiệm tạo và duy trì ngôn ngữ được giao cho chuột chũi chúa. Dựa trên sự thay đổi về tần số, biên độ của tiếng kêu, chuột chũi sẽ nuôi dưỡng cảm giác gần gũi trong đàn. Trong vòng hai năm, các nhà nghiên cứu của trung tâm ghi lại tổng cộng 36.190 tiếng kêu khác nhau, trước khi tìm ra đặc tính âm của từng tiếng.
Vào năm 2018, tạp chí Science Alert còn công bố rằng, chuột chũi trụi lông dường như không bị lão hóa. Với các loài động vật có vú khác, nguy cơ tử vong tăng lên khi qua tuổi trưởng thành và già đi. Chẳng hạn ở người, tỷ lệ này gần như tăng gấp đôi mỗi năm sau tuổi 30. Tuy nhiên, chuột chũi trụi lông nằm ngoài quy luật bởi tỷ lệ tử vong giữ nguyên ở mức 1/10.000, dù cơ thể đã ngừng phát triển.
Chuột chũi trụi lông bắt đầu có khả năng sinh sản vào 6 tháng tuổi. Tuổi thọ trung bình của chúng, dựa vào kích thước cơ thể, là khoảng 6 năm. Nhưng trong nghiên cứu trên, một số chuột chũi có thể sống đến hơn 30 tuổi mà vẫn giữ được khả năng sinh sản. Trước đó, loài vật đặc biệt này đã được biết là miễn nhiễm với bệnh ung thư, và có thể khả năng sống trong môi trường không oxy trong vòng gần nửa tiếng mà không vấp phải bất cứ tổn thương nào với hệ thần kinh.
Do chuột chũi trụi lông có nhiều tính trạng kỳ lạ, công nghệ tìm thấy DNA bao gồm cả con người, trong môi trường sống của chuột chũi cần thêm những kiểm nghiệm khác. Dù vậy, thành công bước đầu vẫn khiến Tiến sĩ Clare lạc quan. Bên cạnh pháp y, bà tin "eDNA" có thể hữu ích trong khảo cổ. Thông qua nghiên cứu không khí trong lăng mộ, các xác ướp sẽ có thêm kết quả DNA để đối chiếu.
Trong nông nghiệp, phát hiện DNA từ không khí có thể giúp ngăn ngừa sớm nhiều dịch nguy hiểm, chẳng hạn tả lợn Châu Phi. Nhưng với Tiến sĩ Clare, bà cho rằng công nghệ mới nên tập trung trước mắt vào nghiên cứu động vật, trong những quần thể lớn lên tới hàng nghìn con. Đó cũng là vấn đề "eDNA" tập trung giải quyết từ giờ đến cuối năm, khi các bộ lọc không khí siêu mịn được cài xuống dưới lòng đất. Chúng cần nhận biết và phân tách được các loại DNA khác nhau, đâu là của chuột chũi trụi lông châu Phi, đâu là của chuột chũi châu Âu.
