Các động vật đang tăng tốc tiến hóa do biến đổi khí hậu mà con người gây ra

Khi nghiên cứu DNA của loài chim bắt ruồi liễu tây nam, các nhà khoa học Mỹ đã tìm thấy một điều đáng chú ý: bằng chứng cho thấy loài chim có nguy cơ tuyệt chủng này đang thích nghi ở cấp độ di truyền với biến đổi khí hậu.

Các nhà nghiên cứu nhận thấy những thay đổi di truyền này không thể nhìn thấy bằng mắt người, nhưng loài chim bắt ruồi liễu tây nam có lẽ đã được trang bị tốt hơn để thích nghi với thời tiết ngày càng ẩm ướt ở miền Nam California.

Những phát hiện củng cố dữ liệu cho thấy biến đổi khí hậu đang thúc đẩy quá trình tiến hóa ở một số loài động vật với tốc độ nhanh chóng. Các nhà khoa học cho biết nghiên cứu của họ đã tăng tốc nhờ những tiến bộ trong công nghệ giải trình tự gien, giúp họ hiểu được cách động vật hoang dã có thể ứng phó với áp lực từ nhiệt độ Trái đất tăng cao.

Trong trường hợp chim bắt ruồi liễu tây nam, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng loài chim này nhiều khả năng sở hữu các gien hữu ích trong việc xử lý áp lực nhiệt hơn so với một thế kỷ trước.

Allison Shultz, nhà điểu học tại Bảo tàng Lịch sử tự nhiên Los Angeles cho biết: “Khi mọi người nghe đến từ "tiến hóa", họ nghĩ rằng đó là quá trình sẽ mất hàng nghìn hoặc hàng triệu năm, nhưng nghiên cứu mới cho thấy rằng nó có thể diễn ra cực kỳ nhanh chóng cùng biến đổi khí hậu”.

Sheela Turbek, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Đại học bang Colorado, giải thích: “Nhiều nghiên cứu về sinh vật đã ghi lại những thay đổi có thể bắt nguồn từ việc Trái đất đang nóng lên, chẳng hạn một số loài thực vật mọc lá nhỏ hơn trong mùa hè nóng bức. Nhưng những sinh vật này không nhất thiết phải truyền lại thay đổi cho thế hệ sau, như các nhà nghiên cứu đã ghi nhận ở chim bắt ruồi”.

Môi trường sống bị thu hẹp

Loài chim bắt ruồi liễu tây nam đã được Mỹ liệt kê là loài có nguy cơ tuyệt chủng cấp liên bang vào năm 1995. Chúng không chỉ bị đe dọa bởi biến đổi khí hậu mà còn do mất môi trường sống dọc theo bờ sông. 

Các nhà nghiên cứu đã giải trình tự DNA của hơn 200 loài chim bắt ruồi liễu. Sau đó, họ so sánh trình tự với trình tự của các mẫu vật trong bảo tàng được thu thập vào cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20 gần San Diego.

Kết quả thật bất ngờ: Chim bắt ruồi liễu gần San Diego ngày nay sở hữu những gien có nhiều khả năng giúp chúng ứng phó tốt trong môi trưởng ẩm ướt hơn so với trước đây. Điều đó cho thấy loài chim này đã tiến hóa để ứng phó với biến đổi khí hậu.

Các nhà nghiên cứu xác định rằng những gien này có thể đã xuất hiện ở chim bắt ruồi liễu tây nam khi chúng giao phối với chim bắt ruồi liễu từ vùng Tây Bắc giáp Thái Bình Dương và vùng Tây Nam sa mạc. Chất liệu di truyền mới đã chứng tỏ hữu ích cho sự sinh tồn sau đó sẽ được truyền lại.

Turbek cho biết phát hiện này có thể cung cấp thông tin cho những nỗ lực bảo tồn trong tương lai. Ví dụ, giới khoa học có thể kết hợp các động vật từ các vùng khác nhau, có khả năng cấy những gien hữu ích từ các động vật thích nghi tốt hơn với điều kiện khí hậu mới và giúp các quần thể dễ bị tổn thương có lợi thế.

Động vật thích ứng với biến đổi khí hậu như thế nào?

Sally Aitken, Giáo sư lâm nghiệp tại Đại học British Columbia cho biết động vật phải đối mặt với sự thay đổi khí hậu có 3 lựa chọn.

Thứ nhất, chúng có thể di chuyển không gian sống. Thứ 2, trong một số trường hợp thể hiện những đặc điểm phù hợp hơn với môi trường trong bộ gien sẵn có, ở 2 lựa chọn đầu thì không cần tiến hóa. Thứ 3, chúng có thể thích nghi về mặt di truyền, một quá trình trong đó bộ gien của sinh vật thay đổi qua nhiều thế hệ để đáp ứng với áp lực từ môi trường.

Nhóm của Turbek không phải là nhóm duy nhất ghi lại những thay đổi như vậy ở động vật. Các nghiên cứu trước đây về khả năng thích ứng di truyền tập trung vào các loài động vật như ruồi giấm có bộ gien nhỏ hơn và được nghiên cứu kỹ lưỡng. Và trong những năm gần đây, tiến bộ công nghệ đã cho phép các nhà nghiên cứu tiếp cận động vật có bộ gien phức tạp hơn, chẳng hạn như sóc, chuột và thằn lằn.

Renee Catullo, giảng viên sinh học tại Đại học Tây Úc, người đã viết một bài phân tích về chủ đề này, trong đó cho biết những động vật có bộ gien lớn như kỳ nhông và châu chấu, vẫn nằm ngoài tầm với. Catullo nói thêm: “Nhưng chúng tôi đang nhận được một số thông tin đáng kinh ngạc từ các mẫu vật mà cách đây 10 năm, chúng tôi nghĩ là không thể xảy ra. Đó là một sự tăng tốc rất lớn”.

Tuy nhiên, Ary Hoffmann, Trưởng khoa Di truyền sinh thái tại Đại học Melbourne, cảnh báo rằng có một số thách thức trong việc quy những thay đổi trong bộ gien vào việc thích ứng với biến đổi khí hậu. Bài báo năm 2005 về ruồi giấm trên tạp chí Science của Hoffmann là một trong những phát hiện đầu tiên tìm ra sự thích nghi di truyền do biến đổi khí hậu. Nhưng nó chỉ tập trung vào gien duy nhất và một đoạn nhiễm sắc thể đã được nghiên cứu kỹ lưỡng chứ không phải trên toàn bộ vùng di truyền như nghiên cứu về loài chim bắt ruồi liễu tây nam.

Hoffmann cho biết nghiên cứu về loài chim bắt ruồi liễu tây nam là điểm khởi đầu, nhưng việc tìm ra mối liên hệ giữa biến đổi di truyền và biến đổi khí hậu sẽ khó khăn hơn khi có nhiều gien liên quan hoặc khi các gien được đề cập lại không được nghiên cứu thấu đáo.

Ông nói: “Chúng ta thường gặp những tình huống như thế này khi công nghệ phát triển và mọi người ban đầu rất hào hứng với nó. Nhưng vì thế mà họ quên mất việc phải thận trọng hơn nhiều trong cách giải thích những gì mới tìm thấy”.

Nhưng Shultz, nhà nghiên cứu điểu học, cho biết kết quả nghiên cứu mang lại một số hy vọng rằng loài chim bắt ruồi liễu tây nam có thể thích ứng với biến đổi khí hậu và đó là một tin tốt lành.