16/01/2015

Nghiên cứu Phân loại: ngành khoa học đang chết dần?

 Sự nghiệp Quentin Wheeler có thể nói được bắt nguồn từ sự hấp dẫn của lớp váng trên ao đối với ông. Hiện nay ông là chủ tịch Đại học Khoa học Môi trường và Lâm nghiệp SUNY, Mỹ. Khi Wheeler 8 tuổi, lần đầu tiên ông nhìn qua một kính hiển vi và thấy các sinh vật đơn bào được gọi là động vật nguyên sinh nhấp nhô xung quanh. 
Các sinh vật này đã tạo cho ông trí tò mò, vì vậy ông bắt đầu thu thập các mẫu nước cho riêng mình từ các ao ở trung tâm Ohio và các suối gần nhà, đựng đầy các bình với hàng ngàn mẫu vật. Ông đã học cách làm ống nhỏ giọt với 1 cái đèn Bunsen và dẫn ra cốc trong một ống tóc dài và mảnh, mà sau đó ông đã sử dụng để cô lập các tế bào đơn động vật nguyên sinh. Khi ông vào trung học cơ sở, ông đã bán kiến thức của mình cho các lớp sinh học thuộc trung học phổ thông ở địa phương. 

Đối với một cậu bé, thì việc đó là tìm kiếm và xác định những sinh vật rất nhỏ. Sau đó, ông đã mở rộng sự quan tâm của mình trở thành chuyên gia đặt tên cho các loài mới - thật đặc biệt, trong trường hợp của ông thì đó là các loài bọ cánh cứng - và để thiết lập vị trí của chúng trong cây phân loại. 

Trái đất đang đối mặt với khủng hoảng về đa dạng sinh học và đang mất khoảng hơn 10 nghìn loài mỗi năm. Hiểu rõ các loài, bao gồm việc xác định chính xác tên loài, vị trí phân loại của chúng, là công việc đầu tiên cần thiết để có thể bảo vệ chúng trước mối đe dọa bị tuyệt diệt. Quan điểm của nhiều nhà khoa học cho rằng vấn đề đối mặt thực sự có mức độ quan trọng vượt xa giá trị bản thân các loài sinh vật. Chúng ta đang dần mất đi những nhà khoa học thực sư, như Wheeler, những người được gọi là "NHÀ PHÂN LOẠI".

Phân loại học được hình thành từ năm 1758 bởi nhà Tự nhiên học Thụy Điển Carl Linnaeus. Đây là ngành khoa học khám phá, mô tả và xác định vị trí phân loại các loài; là sự tìm hiểu về nguồn gốc và lịch sử tiến hoá của các nhóm và đặt chúng vào nơi phù hợp trong cây phân loại; là ngành khoa học nghiên cứu thuyết tiến hoá của Darwin về sự thích nghi của sinh vật theo thời gian. Và đó là việc ngồi ở một bảo tàng châu Âu nào đó, đọc trang sách tuổi 200 năm trên một chiếc lông cánh màu đỏ của con chim két - hoặc trong trường hợp của Wheeler, một con bọ gỗ - phát hiện ra trong các mẫu vật lưu trữ. 

"Nó giống như đến thăm chiến trường Gettysburg," Wheeler nói. "Bạn cần có một kết nối giữa mẫu vật với các nhà khoa học trước đây, thậm chí trước hàng thế kỷ. Đó là một sự ràng buộc khoa học rất đặc biệt đi qua các thế hệ khác nhau. Thực sự là một công việc rất thú vị".

Tuy nhiên, việc giảm đi số lượng các nhà phân loại học theo lối cổ điển, đồng nghĩa với việc chúng ta đang mất đi các kiến thức về những nhóm sinh vật cụ thể, như côn trùng, chim hay thực vật. Việc áp dụng các trình tự DNA và các siêu máy tính để xác định và phân loại các loài sinh vật trong tự nhiên đang được xem là tác động lớn nhất đối với ngành phân loại học truyền thống, Wheeler cho biết.

Charles Darwin thu thập mẫu một số loài chim sẻ trong chuyến đi của ông tới quần đảo Galapagos. Bản vẽ này đã được gọi là "chim sẻ Darwin." Mỏ của chúng khác nhau về hình dạng và kích thước, tiến hoá phù hợp nhất tuỳ theo loại thức ăn của từng loài. Minh họa lấy từ "Voyage của Beagle" 1839 của Darwin

Ông đưa ra ví dụ về những mã vạch DNA, đây là kỹ thuật dựa trên một đoạn DNA ngắn đã được tiêu chuẩn hóa (giống như một loại vân tay di truyền) để xác minh một loài đã được thành lập.

"Chúng ta thật sự khâm phục về sự thông minh của con người khi giải mã bộ gen", Wheeler nói, "Và nhiều người nghĩ rằng khoa học này chắc chắn tốt hơn so với việc tài trợ cho các nhà phân loại tập trung ngồi viết mô tả với những cặp kính bác học"

Mã DNA có vai trò quan trọng trong việc cung cấp các thông tin về sinh vật, và đặc biệt dễ tiếp cận hơn với công chúng, Mark Stoeckle - nghiên cứu viên cao cấp Chương trình Môi trường Con người, Đại học Rockefeller nói. Nó đang được sử dụng để tạo ra một thư viện tham khảo điện tử khổng lồ về các loài, và đặc biệt một loài chỉ sử dụng một quả trứng, một hạt giống, hoặc thậm chí 1 phần hoặc miếng của một sinh vật - như chân của một con côn trùng chẳng hạn để giải mã các đoạn DNA. 

"Bạn cần DNA để làm điều đó," Stoeckle nói. "Đó không phải là công việc dành cho các nhà phân loại. DNA có trong tất cả các bộ phận. Nó ở trong rễ, trong lá, hoặc trong những hạt giống".

Stoeckle hiểu rất rõ về điều này vì ông đã từng hướng dẫn cô con gái 17 tuổi của nhà khoa học Kate và bạn của cô. Họ đã trở nên nổi tiếng thông qua việc sử dụng mã vạch DNA để phơi bày một ngành công nghiệp sushi giả. Hai cô gái thu thập thịt cá từ siêu thị Thành phố New York và nhà hàng sushi. Họ đã phát hiện ra rằng một phần các mẫu này đã được người bán xác định nhầm tên. Cá ngừ trắng thực sự là cá rô phi. Nile Perch - một loài cá nước ngọt từ châu Phi đã được giả mạo là cá diêu hồng, hoặc cá nước mặn từ biển Caribbean.

Mùa hè năm ngoái, các nhà khoa học phát hiện ra loài động vật ăn thịt mới đầu tiên ở Mỹ trong 35 năm qua - Mèo gấu Olinguito, . Ảnh chụp Mark Gurney ở Smithsonian, thông qua Getty Images.

"Đó là ứng dụng mạnh mẽ nhất của mã vạch DNA," Stoeckle nói. "Một philê cá, nếu nó màu trắng, bạn không thể mang chúng đến một nhà phân loại. Thông thường những điều chúng ta muốn biết là trong các mẩu và miếng nhỏ"

Sau đó, Stoeckle sử dụng mã vạch DNA cùng với một nhóm học sinh trung học để kiểm tra các loại trà thảo dược. Họ tìm thấy trong trà hoa cúc lại không có hoa cúc mà có các loài cỏ dại và cỏ chân ngỗng. Một lần nữa, mã di truyền đã xác định loài chỉ từ một mảnh của sinh vật ban đầu.

Robert DeSalle là người phụ trách cho cho Viện Sackler về So sánh Gen tại Bảo tàng Lịch sử tự nhiên Mỹ nói. "(Mã DNA) hoạt động vì các gen được chọn đủ để phản ánh sự thay đổi giữa các loài động vật và vì những thay đổi này được thừa hưởng" ông nói. "Các mã DNA giống nhau trên một loài đó là sự di truyền lưu giữ những đặc điểm tốt, như là đặc điểm nói lên loài đó chính là loài đó, mà không phải loài khác"

Một mã vạch DNA trên một lon soda không thể nói cho bạn biết mọi thứ trong đó, trừ khi có cơ sở dữ liệu để có thể so sánh, ông tiếp tục. Cũng tương tự, việc sử dụng mã ADN để xác định loài đã mô tả sẽ không thể làm giảm đi tầm quan trọng của các nhà phân loại.

Nhưng đây là chỗ mà cuộc xung đột có xu hướng tăng.

Mã vạch DNA cũng muốn sử dụng DNA để làm phân loại, DeSalle nói, và đây là chỗ mà phân loại cổ điển và phân loại bằng mã DNA sẽ xảy ra xung đột. Để tiếp tục ẩn dụ mã vạch DNA, điều này giống như quét mã vạch trên một lon soda, phát hiện ra rằng nó không có trong cơ sở dữ liệu, và nói rằng đó là một loại mới của soda. Nói cách khác là sử dụng mã vạch để tạo ra một giả thuyết về sự tồn tại của loài mới. Và tất nhiên, bạn sẽ vẫn cần phân loại cổ điển để xác minh nó, ông nhấn mạnh.

Mặc dù vậy, Wheeler nghĩ đây là điều yếu nhất của việc sử dụng mã vạch DNA. Hãy xem xét một bức tranh của Leonardo Da Vinci, ông nói. Công nghệ này chỉ cần một đốm sơn từ một bộ sưu tập kiệt tác của Da Vinci, và bằng cách phân tích các đồng vị hóa học, xác định và thậm chí đặt các lớp sơn theo thứ tự thời gian. Nhưng làm việc này bạn đã mất đi một bức tranh lớn - chính là Mona Lisa.

Hay nói cách khác, hãy tưởng tượng nghiên cứu DNA của một con hươu cao cổ và một con tê giác, mà không so sánh điểm đặc biệt là cái cổ hoặc mũi của chúng, và không bỏ thời gian để nghiên cứu sự khác nhau bên trong và giữa các quần thể của các loài động vật đối với sự tiến hóa phức tạp, ông nói. Và sau đó hãy tưởng tượng khẳng định đã tìm thấy một loài mới chỉ dựa trên DNA.

"Đó là một chiến thắng không có ý nghĩa ở giữa cuộc khủng hoảng đa dạng sinh học" ông nói.

Có một số người cho rằng, nếu bảo phân loại học cổ điển đang suy giảm thì là một điều sai lầm. Ví dụ, trong một bức thư được công bố trên số mới nhất của tạp chí New Phytologist, một nhóm nhà khoa học viết rằng "đang có nhiều người mô tả loài mới cho khoa học hơn bao giờ hết" và sau đó, nhà phân loại được định nghĩa là "bất kỳ tác giả có tên trong việc công bố một loài mới". Một nhóm các nhà khoa học Anh trong cùng tạp chí cho rằng sự gia tăng về số lượng tác giả phản ánh một xu hướng ngày càng tăng các học sinh, kỹ thuật viên và những người khác tham gia vào việc phát hiện loài sinh vật mới.

Vậy cái chúng ta đang thiếu là các biện pháp để có thể chứng minh vai trò toàn diện và không thể phủ nhận của phân loại học. 

"Tôi mong ước có con số tốt hơn, và nó (bài báo) thậm chí còn gây nhiều tranh cãi là ai được xem là một nhà phân loại" Wheeler đã viết trong một email.

Stoeckle nói "thẳng thắn mà thừa nhận rằng phân loại cổ điển đã giảm - Ít sinh viên mới, ít vị trí toàn thời gian, và ít tổ chức dành kinh phí để thu thập các bộ mẫu"

"Chúng ta sẽ bị sốc khi nói rằng chúng ta đang mất dần chuyên môn này," DeSalle nói. Thêm vào đó, Dennis Stevenson - Phó chủ tịch phụ trách nghiên cứu thực vật tại Vườn Thực vật New York cho biết "phân loại mà chúng ta đã làm trong thế kỷ 19 được coi là kỳ lạ và là kiểu cũ . Có vẻ như thế hệ trẻ ít quan tâm hơn đến điều đó"

Tuy nhiên, Wheeler nói, việc mất dần chuyên môn phân loại ít nhận được sự bảo vệ từ các nhà phân loại. Tiếng nói của họ là quá nhỏ và ảnh hưởng của họ quá yếu. Điều đó có nghĩa, các trường, viện sẽ ít dạy phân loại cổ điển, ít nhu cầu cần các giáo sư, và giảm nguồn tài trợ cho các vị trí phân loại. Ngày càng khó để tìm những nơi trao giải cho tiến sĩ trong phân loại, ông nói. Và nếu bạn có được một bằng cấp, thì ngày càng khó để tìm một công việc.

Sau cùng Stevenson và DeSalle thống nhất quan điểm rằng sinh viên ngày nay cần phải học cả hai. Họ cho rằng cách này là chuẩn đào tạo về phân loại học hiện đại. Nhưng câu hỏi là "Có phải vật liệu DNA thu được từ mẫu vật của phân loại cổ điển (từ các tiêu bản mẫu)?". Và De Salle cũng đặt ra nghi vấn rằng liệu sinh viên ngay nay có thiếu chuyên môn trong chuẩn giáo dục phân loại hiện đại?

Một bản minh họa lấy từ "Voyage của Beagle" 1839 của Darwin.

Vì số lượng các nhà phân loại đang giảm dần, vai trò của các nhà khoa học quần chúng trở nên quan trọng hơn, Stevenson nói. Ông ví dụ rằng mùa hè BioBlitz năm ngoái tại Công viên Trung tâm thành phố New York, khi các giáo sư, sinh viên, các nhà khoa học, cán bộ công viên và một số khác làm việc ở rừng công viên để tạo danh mục đa dạng sinh học vùng đó. Họ đã phát hiện ra gần 200 loài, bao gồm cả chim chích Wilson, một con rùa trượt tai đỏ, nhiều biến thể của địa y và bất ngờ hơn là một con cá mèo, và sóc chuột miền đông.

"Chúng tôi đang cố gắng để mọi người quan tâm nhiều hơn về lịch sử tự nhiên, để phát triển các công cụ dựa trên web mà họ có thể sử dụng trên iPhone khi ra ngoài đi bộ đường dài" Stevenson nói.

Wheeler không nói rằng sự phân loại đó là đi theo con đường của Woolly Mammoth. Ngược lại, các nhà khoa học đã dành toàn bộ sự nghiệp/thời gian tìm kiếm bọ cánh cứng hoang dã và bướm bướm, đào bới trong các bụi bẩn tìm côn trùng vô danh và sau đó kể về câu chuyện tiến hóa của chúng - những lối giải thích theo kiểu hiện đại của bức phác hoạ những loài chim sẻ dưới ánh nến. Những nhà khoa học này sẽ tiếp tục còn. Họ quá quan trọng. "Tôi hoàn toàn tin tưởng vào phân loại học. Nó sẽ được hồi sức hoặc tái sinh vào một ngày trong tương lai"

Thách thức trước mắt, ông nói, đó là vĩnh viễn mất đi các kiến thức về đa dạng sinh học. Nhiều loài chúng ta không kịp phát hiện ra, mô tả và phân loại ngay thì có thể không có một cơ hội thứ hai trong tương lai.

Sau cùng, Wheeler đùa mà rằng: "Tôi hy vọng các bé nào có sự đam mê với váng nước trên ao hồ có thể trở thành nhà phân loại giống như tôi chẳng hạn”. 
Theo JENNY MARDER/PBS.org

Biên tập: Phạm Văn Thế & Nguyễn Đức Anh

0 nhận xét:

Post a Comment

Cảm ơn bạn đã để lại ý kiến, giúp chúng tôi cung cấp thông tin đầy đủ hơn nữa!