Những bí mật chấn động giới khoa học từ đàn bò bị bỏ rơi trên đảo hoang

Năm 1871, 5 con bò bị bỏ lại trên một hòn đảo cận Nam Cực hẻo lánh đã tự hình thành nên một đàn bò hoang dã, duy trì sự sống bền bỉ suốt hơn một thế kỷ bất chấp nguy cơ tuyệt chủng.

Nhiều thập kỷ sau khi những cá thể cuối cùng bị tiêu hủy, các nhà khoa học mới tiến hành giải trình tự DNA của chúng. Kết quả thu được đã đảo ngược hoàn toàn những giả định bấy lâu nay về cách loài vật này thích nghi với một trong những môi trường bị cô lập nhất Trái Đất.

Công trình nghiên cứu trên được công bố đầu tháng 5 trên tạp chí Molecular Biology and Evolution. Các nhà khoa học đã tái dựng lịch sử di truyền của đàn bò hoang trên đảo Amsterdam - một vùng lãnh thổ hẻo lánh của Pháp nằm ở phía Nam Ấn Độ Dương, cách Madagascar chừng 4.440 km về phía Đông Nam.

5 con bò bị bỏ lại trên đảo Amsterdam đã tự hình thành nên một đàn bò hoang dã, duy trì sự sống bền bỉ suốt hơn một thế kỷ bất chấp nguy cơ tuyệt chủng. Ảnh: Econews

Nhà di truyền học Mathieu Gautier đã dẫn dắt nghiên cứu này cùng các cộng sự từ Viện Nghiên cứu Nông nghiệp, Thực phẩm và Môi trường Quốc gia Pháp (INRAE) và Đại học Lìege (Bỉ). Nhóm chuyên gia sử dụng mẫu DNA lưu trữ từ các cá thể được lấy mẫu vào năm 1992 và 2006, tiến hành giải trình tự toàn bộ hệ gen cho 8 con và phân tích kiểu gen cho 10 con khác.

DNA hé lộ bí mật thật sự

Kết quả phân tích đã cho thấy 2 nguồn gốc tổ tiên riêng biệt của đàn bò này.

Khoảng 3/4 cá thể của đàn có nền tảng di truyền trùng khớp với các giống bò ôn đới Châu Âu, cụ thể là giống bò Jersey hiện nay. 1/4 còn lại thuộc dòng bò u (zebu) Ấn Độ Dương - loài vật vốn thích nghi với khí hậu ấm áp, có họ hàng với các giống bò tại Madagascar và Mayotte.

Chính nguồn gốc lai tạp này đã giúp duy trì sự đa dạng di truyền của đàn bò ngay từ thời điểm bắt đầu, dù số lượng cá thể khởi thủy cực kỳ ít. Nghiên cứu gợi ý rằng 5 con bò đầu tiên, do một người nông dân tên Heurtin đưa lên đảo, có thể đã mang sẵn dòng máu lai từ trước khi rời đất liền.

Nhờ vậy, đàn bò ngay từ khi hình thành đã sở hữu sự biến dị di truyền lớn hơn nhiều so với con số 5 cá thể đơn thuần.

Xét về dòng dõi Châu Âu, tổ tiên của chúng vốn xuất thân từ các giống bò quen sống trong điều kiện mát mẻ, ẩm ướt và lộng gió. Điều này đồng nghĩa với việc đàn bò có thể đã sở hữu nền tảng sinh học sẵn sàng để đối phó với môi trường khắc nghiệt, nơi thường xuyên hứng chịu những cơn gió mạnh như bão, cái lạnh và tình trạng khan hiếm nước ngọt.

Bác bỏ giả thuyết gần 10 năm

Bức tranh di truyền mới này góp phần phủ nhận một nghiên cứu vào năm 2017 trên tạp chí Scientific Reports, vốn cho rằng đàn bò đã trải qua quá trình lùn đi nhanh chóng, giảm xuống chỉ còn khoảng 3/4 kích thước cơ thể ban đầu chỉ sau hơn 1 thế kỷ.

Nghiên cứu cũ trên do các nhà sinh vật học Roberto Rozzi và Mark V. Lomolino dẫn dắt, dựa trên việc đo đạc bộ xương của 90 con bò trưởng thành bị tiêu hủy vào cuối thập niên 1980. Thời điểm đó, quần thể này được xem là một ví dụ hiện đại hiếm hoi về "quy luật hải đảo" - hiện tượng các loài thú lớn tiến hóa để có kích thước nhỏ hơn khi sống trên các vùng đất biệt lập.

Đàn bò trên đảo Amsterdam ngay từ khi hình thành đã sở hữu sự biến dị di truyền lớn hơn nhiều so với con số 5 cá thể đơn thuần. Ảnh: The Republican News

Tuy nhiên, báo cáo di truyền mới đã bác bỏ nhận định trên. Các nhà nghiên cứu không tìm thấy bất kỳ dấu hiệu di truyền rõ rệt nào của việc chọn lọc tự nhiên nhằm giảm kích thước cơ thể.

Thay vào đó, các đặc điểm DNA chỉ ra rằng những con bò khởi thủy vốn dĩ đã nhỏ con, đồng thời mang trong mình khả năng phục hồi di truyền mạnh mẽ để nhân giống nhanh chóng sau một giai đoạn thắt nút cổ chai dân số nghiêm trọng. Số lượng bò trong đàn từng tăng vọt lên khoảng 2.000 con vào năm 1952, và quay trở lại con số tương đương vào năm 1988 sau một giai đoạn sụt giảm vì dịch bệnh.

Sinh tồn trong điều kiện cô lập tuyệt đối

Việc phát triển từ chỉ 5 cá thể ban đầu đồng nghĩa với việc tình trạng giao phối cận huyết diễn ra trầm trọng qua nhiều thế hệ. Nghiên cứu mới đây ước tính tỷ lệ cận huyết ở mỗi cá thể bò lên tới gần 30%, mức độ thường làm tăng nguy cơ mắc các bệnh di truyền do những đột biến có hại dễ dàng truyền sang đời sau.

Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu không tìm thấy bằng chứng nào cho thấy các biến thể gây hại bị loại bỏ bởi chọn lọc tự nhiên, và cũng không nhận thấy sự suy sụp di truyền nào như dự đoán đối với một quần thể có khởi đầu quá ít ỏi.

Dù tình trạng thắt nút cổ chai diễn ra nghiêm trọng, nó chỉ kéo dài trong thời gian ngắn. Đàn bò đã phát triển số lượng rất nhanh, giúp hạn chế sự thất thoát đa dạng di truyền. Các quan sát trước đây cũng cho thấy đàn bò có sức khỏe rất tốt, dù các nhà nghiên cứu cảnh báo những rủi ro di truyền tiềm ẩn có thể vẫn còn đó.

Để thực hiện nghiên cứu, nhóm đã áp dụng phương pháp giải trình tự toàn bộ hệ gen, cho phép đọc gần như toàn bộ mã di truyền thay vì chỉ các phân đoạn chọn lọc. Theo cổng thông tin MedlinePlus Genetics của chính phủ Mỹ, cách tiếp cận này giúp xác định thứ tự của tất cả các nucleotide trong DNA và có thể phát hiện các biến đổi ở bất kỳ phần nào của hệ gen - một mạng lưới rộng hơn nhiều so với các kỹ thuật cũ vốn chỉ quét các vùng mã hóa protein.

Sự đánh đổi khắc nghiệt

Đến cuối thập niên 1980, các nhà quản lý bảo tồn trên đảo Amsterdam phải đối mặt với một lựa chọn đánh đổi khắc nghiệt: bảo tồn đàn bò hoang quý hiếm hay bảo vệ hệ sinh thái độc nhất của hòn đảo.

Trong một bài báo năm 1995 trên tạp chí Biological Conservation, nhà sinh thái học Pierre Jouventin xác định đàn bò là mối đe dọa nghiêm trọng đối với các loài bản địa đang nguy cấp, đặc biệt là loài hải âu Amsterdam đặc hữu và loài cây quý hiếm Phylica arborea.

Một hàng rào đã được dựng lên vào năm 1987, và hơn 1.000 con bò đã được đưa ra khỏi phía Nam hòn đảo trong 2 năm tiếp theo. Hiệp định về Bảo tồn Hải âu và Hải âu báo bão sau đó xác nhận những cá thể cuối cùng đã bị tiêu hủy vào năm 2010 như một phần của nỗ lực phục hồi hệ sinh thái đảo, bao gồm cả việc trồng lại thảm thực vật bản địa.

Những cá thể bò cuối cùng trên đảo Amsterdam đã bị tiêu hủy vào năm 2010 như một phần của nỗ lực phục hồi hệ sinh thái đảo. Ảnh: The Republican News

Nghiên cứu di truyền quý giá này chỉ có thể thực hiện được nhờ các nhà khoa học đã chủ động lưu giữ mẫu DNA từ 18 con bò nhiều năm trước khi việc tiêu hủy hoàn tất. Báo cáo cũng lưu ý rằng thực tế không có một nỗ lực phối hợp nào nhằm lưu trữ các mẫu vật sinh học khi đàn bò bị xóa sổ.

Những mẫu DNA được lưu giữ đó, sau khi được phân tích bằng công cụ hiện đại, đã mang lại cho các nhà khoa học cơ hội thứ hai để tìm hiểu về di sản mà 5 con bò đã để lại trên hòn đảo lộng gió này suốt 130 năm.