Cá voi để lại "dấu vết" DNA khắp đại dương. Đây là cách chúng ta theo dõi chúng

(MENAFN- The Conversation) Biển Địa Trung Hải là nơi sinh sống của một số loài động vật lớn nhất đại dương. Trong chín loài cá voi có vú (cetaceans) thường được tìm thấy dọc theo các bờ biển phía tây của nó có cá voi vây (Balaenoptera physalus, loài động vật biển lớn thứ hai trên thế giới) và cá voi xanh đuôi tinh (Physeter macrocephalus). Những loài này có thể đạt chiều dài lên tới 23 và 18 mét tương ứng, và quần thể của chúng bị cách ly về mặt di truyền với các quần thể cùng loài ở Đại Tây Dương.

Nhưng bất chấp kích thước của chúng, những sinh vật khổng lồ này có thể khó quan sát. Chẳng hạn, cá voi xanh đuôi tinh chủ yếu sống ở vùng đại dương rộng mở, nơi nó kiếm ăn bằng mực và các loài cá ở vùng biển sâu được tìm thấy ở độ sâu trên 1.500 mét. Các lần lặn của nó thường kéo dài từ 30 đến 60 phút, sau đó nó nổi lên ngắn gọn để thở và nghỉ trong năm đến mười lăm phút trước khi bắt đầu một lần lặn mới.

Kích thước và hành vi của chúng khiến những con cá voi này có nguy cơ va chạm với tàu thuyền cao. Chúng cũng bị ảnh hưởng bởi các hoạt động khác của con người như giao thông vận tải biển, ô nhiễm tiếng ồn và suy thoái môi trường sống. Liên minh Bảo tồn Thiên nhiên Quốc tế (IUCN) đã phân loại các quần thể cá voi xanh đuôi tinh và cá voi vây ở Địa Trung Hải là loài đang bị đe doạ – cả hai đều nằm trong Sách Đỏ về Các loài bị đe doạ của tổ chức này.

Để bảo vệ những loài cá voi này, các nhà khoa học đang tìm cách hiểu tốt hơn hệ sinh thái và hành vi của chúng nhằm phát triển các kế hoạch bảo tồn hiệu quả dựa trên những bằng chứng vững chắc.

Nghiên cứu cá voi có vú trên biển

Cộng đồng khoa học sử dụng nhiều kỹ thuật khác nhau để nghiên cứu và theo dõi cá voi có vú. Điều tra quan sát bằng thị giác cho đến nay đã là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất. Chúng bao gồm việc quan sát trực tiếp các loài động vật từ một nền tảng – hoặc là một chiếc thuyền, hoặc là một máy bay – dọc theo các tuyến điều tra được xác định trước. Điều này có nghĩa là một đường thẳng được vẽ qua một khu vực để ghi nhận dữ liệu như sự hiện diện, sự phân bố, số lượng, giai đoạn phát triển (cá con, cá non hoặc trưởng thành) và hành vi.

Ghi âm âm học cũng giúp chúng ta phát hiện các tiếng kêu được tạo ra bởi cá voi có vú. Việc này được thực hiện bằng cách sử dụng thuỷ âm (hydrophones) – những thiết bị hoạt động theo cách tương tự như micro trong không khí. Chúng ghi lại các âm thanh dưới nước, sau đó có thể được phân tích bằng phần mềm chuyên dụng. Các bản ghi có thể được dùng để xác định loài và, trong một số trường hợp, thậm chí xác định từng cá thể động vật.

Gắn thẻ cá voi có vú bằng các thiết bị điện tử là biện pháp rất hiệu quả để theo dõi cá thể. Kỹ thuật này sử dụng cảm biến để theo dõi chuyển động của động vật và ghi lại các biến số môi trường. Thông tin thu được là chìa khoá để hiểu các khu vực phân bố của chúng, các kiểu hành vi và việc sử dụng môi trường sống, vốn là nền tảng để thiết kế các chiến lược bảo tồn chính xác hơn.

Ngoài ra, khi cá voi có vú chết, chúng thường trôi dạt vào các bờ biển gần đó, và những sự kiện này cũng cung cấp thông tin quý giá. Trong số những điều khác, các động vật dạt bờ có thể cung cấp mẫu di truyền và mẫu ký sinh trùng, cũng như dữ liệu về các kiểu ăn uống. Điều này giúp có thể đánh giá tình trạng của các quần thể, các tương tác sinh thái của chúng, các mối đe doạ, nguồn gốc và cấu trúc di truyền.

** Xem thêm: Sex, birth and whalesong: life on the humpback highway**

DNA môi trường: công cụ nghiên cứu mang tính cách mạng

Tất cả các sinh vật sống đều được tạo thành từ một hoặc nhiều tế bào có chứa DNA – phân tử lưu trữ thông tin di truyền quyết định danh tính của một loài.

Những tế bào này liên tục được thải ra môi trường tự nhiên thông qua các quá trình như bong tróc da, đi tiểu/đi tiêu (defecation), hoặc thải phóng giao tử (release of gametes). Mặc dù không thể nhìn thấy bằng mắt người, các hạt này phân bố rộng rãi trong đất, nước, không khí hoặc thậm chí cả tuyết. Trong trường hợp các loài động vật biển như cá voi vây và cá voi xanh đuôi tinh, DNA được thải vào nước khi, chẳng hạn, chúng bong ra các mảnh da hoặc đi tiêu.

Điều này có nghĩa là khi một con cá voi đi qua một khu vực, phần mảnh vỡ tế bào mà nó để lại sẽ đóng vai trò như một dấu hiệu không thể nhầm lẫn về sự hiện diện của nó. Chỉ một mẫu nước đơn giản có thể chứa các mảnh DNA môi trường có thể được chiết xuất, giải trình tự và phân tích.

Kể từ đầu thế kỷ 21, một kỹ thuật được gọi là metabarcoding đã làm cho việc cô lập và khuếch đại DNA từ nhiều loài có trong một mẫu môi trường đơn lẻ trở nên khả thi. Thông qua phân tích bằng máy tính, các trình tự thu được có thể được xác định ở cấp độ loài hoặc trong các nhóm phân loại cụ thể, từ đó cho phép xác định những sinh vật nào đã hiện diện trong khu vực lấy mẫu trong một khoảng thời gian nhất định trước khi mẫu được thu.

Điều này có nghĩa là, nếu được phân tích đúng cách, một mẫu nước đơn lẻ có thể cho thấy sự hiện diện không chỉ của các loài cá voi có vú như cá voi xanh đuôi tinh hoặc cá voi vây, mà còn cả các loài động vật có xương sống biển khác.

** Xem thêm: How (apparently) identical animals can have different genomes – new research**

Sử dụng DNA môi trường để nghiên cứu cá voi

Từ năm 2023, Đơn vị Động vật học biển (Marine Zoology Unit) của Đại học Valencia đã tiến hành thu thập có hệ thống các mẫu nước dọc theo bờ biển của Cộng đồng Valencia để phân tích DNA môi trường. Kết quả là rất quan trọng, vì chúng đã giúp chúng ta phát hiện vật chất di truyền từ tối đa năm loài cá voi có vú – bao gồm cá voi vây và cá voi xanh đuôi tinh – cũng như nhiều loài cá, cá mập, cá đuối và rùa biển.

Những quan sát này cho phép xác định các khu vực mà động vật thường lui tới, và phân tích các mô hình không gian cũng như theo mùa của chúng. Thông tin này, đến lượt nó, có thể được chia sẻ với các tổ chức chính phủ để giúp thiết kế các khu dự trữ bảo vệ biển, hoặc triển khai các biện pháp bảo tồn cụ thể.

Hơn nữa, chúng ta có thể sử dụng các tàu thuyền vốn đã chạy thường xuyên ở Địa Trung Hải – như tàu phà, tàu nghiên cứu và tàu cá – để thu thập mẫu nước. Các dự án dành cho việc nghiên cứu cá voi có vú và các loài động vật có xương sống biển khác, như LIFE CONCEPTU MARIS ở phía tây Địa Trung Hải, sử dụng tàu thương mại cả cho quan sát trên tàu và cho việc thu thập có hệ thống các mẫu phục vụ phân tích DNA môi trường.

Cách tiếp cận này giúp giảm chi phí, giảm thiểu tác động môi trường từ việc lấy mẫu và thúc đẩy một hướng tiếp cận về khoa học cởi mở, hợp tác hơn, có thể tiếp cận với công chúng.

Một bản email hằng tuần bằng tiếng Anh, giới thiệu chuyên môn từ các học giả và nhà nghiên cứu. Bản tin này cung cấp phần mở đầu về sự đa dạng của các nghiên cứu đang xuất hiện từ lục địa và xem xét một số vấn đề then chốt mà các quốc gia châu Âu đang phải đối mặt. Nhận bản tin!

MENAFN16032026000199003603ID1110868535