Loài chó mang đặc điểm di truyền độc nhất tại Chornobyl nhiều khả năng do chọn lọc tự nhiên tạo nên, không phải vì ADN bị biến dạng bởi phóng xạ

Thảm họa hạt nhân Chornobyl năm 1986 đã biến toàn bộ vùng đất xung quanh thành một khu vực phong tỏa hoang tàn, nơi con người vắng bóng và thiên nhiên tự tìm lối sinh tồn. Trong số những sinh vật kiên cường bám trụ lại vùng đất chết, những đàn chó hoang sống quanh khu vực tàn tích nhà máy điện hạt nhân luôn là tâm điểm chú ý của giới nghiên cứu.

Chúng sở hữu những đặc điểm di truyền hoàn toàn khác biệt so với những đồng loại đang sinh sống tại thành phố Chornobyl bị bỏ hoang ngay gần đó. Những nghiên cứu trước đây từng xác định sự dị biệt này không bắt nguồn từ những đột biến mới do bức xạ gây ra, nhưng nguyên nhân cốt lõi vẫn luôn là một dấu hỏi lớn phủ bóng đen bí ẩn.

Mới đây, một công trình nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí khoa học Genes đã đưa ra lời giải đáp cặn kẽ cho câu đố sinh học này. Nhóm tác giả khẳng định sự khác biệt di truyền sâu sắc ở đàn chó gần nhà máy nhiều khả năng xuất phát từ quá trình chọn lọc tự nhiên.

Khám phá này mở ra một góc nhìn hoàn toàn mới: những sinh vật bốn chân này đã tự thích nghi với môi trường sống khắc nghiệt và bất thường quanh lò phản ứng, thay vì trở thành những sinh vật biến dị mang hình thù kỳ quái như trong các câu chuyện giả tưởng - kể cả những cá thể mang bộ lông màu xanh lam từng được phát hiện tại vùng phong tỏa vào tháng 10 năm ngoái.

Tiến sĩ Megan Dillon đến từ Đại học Bang North Carolina cho biết công trình này đã giải quyết những nút thắt còn dang dở từ các dự án trước. Khi tiến hành phân tích cấu trúc di truyền, nhóm nghiên cứu nhận thấy dù hai quần thể chó ở nhà máy và ở thành phố nằm rất gần nhau về mặt địa lý, mức độ phân hóa di truyền giữa chúng lại vô cùng sâu sắc, và điều quan trọng là những biến đổi đó không phải do đột biến ngẫu nhiên từ bức xạ tạo thành.

Để tìm ra chân tướng sự việc, các nhà khoa học đã đặt lên bàn cân hai kịch bản tiến hóa khả dĩ nhất: hiện tượng trôi dạt di truyền hoặc quá trình chọn lọc tự nhiên. Về mặt lý thuyết, trôi dạt di truyền thường xảy ra khi một quần thể rơi vào tình trạng nút thắt cổ chai, tức là số lượng cá thể suy giảm đột ngột và chỉ còn một nhóm nhỏ sống sót nhờ may mắn chứ không phải nhờ khả năng thích nghi vượt trội.

Quần thể chó Chornobyl trên thực tế từng trải qua một biến cố như vậy vào khoảng 35 đến 40 thế hệ trước, trùng khớp với thời điểm xảy ra thảm họa hạt nhân và các đợt tiêu hủy động vật của lực lượng cứu hộ. Kịch bản đối lập là chọn lọc tự nhiên, cụ thể là chọn lọc định hướng, nơi một số đặc tính sinh học ưu việt giúp cá thể sinh sản thành công hơn và dần định hình bộ gene của cả quần thể qua thời gian.

Nhằm xác định cán cân nghiêng về giả thuyết nào, nhóm nghiên cứu đã thu thập dữ liệu toàn bộ hệ gene của hơn 100 con chó bên trong khu vực phong tỏa và phân tích chuyên sâu 63 cá thể - gồm 33 con tại khu vực nhà máy điện và 30 con cư ngụ ở thành phố Chornobyl. Họ cũng đối chiếu kích thước quần thể trong quá khứ và hiện tại, đồng thời đưa bộ gene của loài chó tại quần đảo Galápagos - một quần thể động vật biệt lập nổi tiếng thế giới - vào làm hệ quy chiếu so sánh.

Kết quả thực nghiệm đã đem lại những phát hiện vô cùng bất ngờ. Bằng chứng ủng hộ hiện tượng trôi dạt di truyền tỏ ra rất yếu ớt trước chọn lọc định hướng. Không có sự chênh lệch đáng kể nào về quy mô quần thể hiệu quả giữa hai nhóm chó, cho thấy đàn chó ở nhà máy không hề trải qua một biến cố suy giảm cá thể quá mức cực đoan so với nhóm ở thành phố.

Kỳ lạ hơn cả, dữ liệu di truyền cho thấy những con chó sống tại thành phố Chornobyl lại có sự tương đồng với loài chó ở tận quần đảo Galápagos nhiều hơn là với những người anh em sống ngay sát cạnh tại khu vực nhà máy điện. Thực tế này bác bỏ giả định rằng yếu tố cách ly địa lý đơn thuần đã tạo nên sự sai khác gene.

Khi đào sâu vào cấu trúc phân tử, các nhà nghiên cứu đã xác định được hơn 100 vị trí mang dấu ấn rõ nét của quá trình chọn lọc di truyền trên hệ gene của đàn chó sống quanh nhà máy điện. Đáng chú ý, các vị trí này tập trung chủ yếu ở những vùng gene liên quan trực tiếp đến sự phát triển của bệnh ung thư, cơ chế nhân đôi và sửa chữa ADN, các chức năng điều hòa chu kỳ tế bào và phản ứng của hệ miễn dịch.

Tuy những đặc điểm biến thể này rất trùng khớp với những gì giới khoa học kỳ vọng ở một quần thể phải thích nghi qua năm tháng dưới điều kiện phóng xạ liều cao, các nhà nghiên cứu vẫn giữ thái độ thận trọng tuyệt đối. Họ chưa vội vàng kết luận bức xạ là tác nhân trực tiếp duy nhất thúc đẩy biến đổi, bởi hoàn toàn có thể có những yếu tố môi trường đặc thù khác xung quanh khu vực nhà máy đóng vai trò chi phối.

Giáo sư Matthew Breen từ Đại học Bang North Carolina cũng lưu ý rằng kết quả này không đồng nghĩa với việc đàn chó đã tiến hóa ra những năng lực hoàn toàn mới trong 35 thế hệ qua, mà rất có thể những cá thể kiên cường sống sót sau biến cố ban đầu vốn dĩ đã sở hữu sẵn nền tảng đa dạng di truyền đặc biệt này để thích nghi và tồn tại.