How we can detect pretty much anything - Hélène Morlon and Anna Papadopoulou

Translator: Nhi Nguyễn Yến Reviewer: Ngoc Nguyen

For years, scientists have been staking out this remote forest in Montana

Các nhà khoa học đã dành nhiều năm nghiên cúu khu rừng hẻo lánh ở Montana

for an animal that’s notoriously tricky to find.

để truy tìm một loài động vật nổi tiếng là khó tìm.

Camera traps haven’t offered definitive evidence,

Camera ngụy trang không ghi được hình ảnh rõ ràng,

and even experts can't identify its tracks with certainty.

cả chuyên gia cũng chẳng thể tìm ra manh mối xác thực.

But within the past decades,

Nhưng chỉ trong vài thập kỷ qua,

researchers have developed methods that can detect even the most elusive species.

các nhà nghiên cứu đã tìm ra phương pháp phát hiện ngay cả những loài khó tìm nhất.

And so, in 2018, these scientists took a sample from some conspicuous snow tracks.

Vào năm 2018, họ lấy mẫu một số mẫu tuyết rõ nhất.

Lab tests showed conclusive results:

Phân tích trong phòng thí nghiệm xác định chắc chắn:

the Canada lynx was indeed present in the area.

Linh Miêu Canada từng xuất hiện tại khu vực này.

Without seeing the cat, scientists had proof it was there

Dù không thấy trực tiếp, các nhà khoa học vẫn có đủ chứng cớ cho sự có mặt của chúng

because of environmental DNA or eDNA.

qua việc thu thập DNA trong môi trường, hay còn gọi là eDNA.

Using a technique called DNA metabarcoding,

Sử dụng kỹ thuật siêu mã hóa DNA,

researchers can take a sample from the environment

các nhà nghiên cứu lấy mẫu từ môi trường

and learn which organisms are in it or have recently passed through it.

nghiên cứu xem sinh vật nào từng ở đó hoặc đi qua trong thời gian gần.

The world is covered in DNA.

DNA có mặt khắp nơi trên thế giới.

It’s all around us—

Chúng ở quanh ta -

on the ground, at the bottom of the ocean, and up in the clouds.

trên mặt đất, dưới đáy đại dương, cả trên chín tầng mây.

Multicellular organisms are constantly shedding cells.

Tế bào của các sinh vật đa bào không ngừng bong tróc.

But until recently, eDNA wasn’t very useful to us.

Mãi đến gần đây, eDNA vẫn chưa thật là một phương pháp hiệu quả.

Traditional scientific techniques couldn’t parse environmental samples

Các kỹ thuật truyền thống không thể phân tích mẫu môi trường

containing mixed genetic material from multiple species.

chứa hỗn hợp vật liệu di truyền của nhiều loài.

But DNA metabarcoding can.

Nhưng kỹ thuật siêu mã hóa DNA lại có thể.

DNA begins to degrade once it’s exposed to the environment.

DNA bắt đầu suy biến khi tiếp xúc với môi trường.

In the ocean, for example, it may only persist for a few days.

Ví dụ, dưới biển, nó chỉ tồn tại trong vài ngày.

So in many contexts, eDNA is useful for telling us about the recent past.

Nên trong nhiều trường hợp, eDNA có ích vì cho biết các sự kiện gần.

The process of DNA metabarcoding starts with an environmental sample

Quá trình siêu mã hóa DNA bắt đầu từ một mẫu môi trường

like a core of soil, a vial of water, some feces, an insect trap,

như lõi đất, lọ nước, mẫu phân, bẫy côn trùng,

or even the blood from leeches’ stomachs.

hay thậm chí là máu trong dạ dày đỉa.

Researchers then sift out everything aside from DNA by blending the sample up

Sau đó, các nhà nghiên cứu loại bỏ các chất khác DNA ra bằng cách trộn mẫu,

and using enzymes that break down cellular proteins and release DNA,

dùng enzyme phân hủy protein trong tế bào và giải phóng DNA

which they purify.

được chiết tách.

The result is a “soup” of all the DNA in the sample.

Kết quả thu được hỗn hợp DNA trong mẫu môi trường.

Scientists then apply the polymerase chain reaction or PCR,

Sau đó, dùng phản ứng chuỗi polymerase hay còn gọi là PRC,

which uses artificial DNA strands called universal primers.

sử dụng các sợi DNA nhân tạo gọi là mồi vạn năng.

These primers bind to DNA sequences that are similar across species,

Các đoạn mồi này liên kết với trình tự DNA giống nhau ở các loài,

then amplify genetic barcodes that are species-specific.

sau đó, kéo dài mã di truyền riêng của loài.

High-throughput sequencing then reads millions of these DNA fragments,

Dùng công nghệ giải trình tự số lượng lớn giải mã hàng triệu đoạn DNA này,

simultaneously.

một cách đồng thời.

And finally, researchers compare them to reference databases

Và cuối cùng, đem so sánh với cơ sở dữ liệu tham chiếu

and identify how many and which species are present—

để xác định có bao nhiêu loài và đó là những loài nào,

or if they’ve found entirely new ones.

hay tìm ra một loài hoàn toàn mới.

This method has led to the discovery of tens of thousands of species

Phương pháp này giúp tìm ra hàng chục nghìn loài

over the past decade.

trong thập kỷ vừa qua.

While metabarcoding can detect elusive animals like the Canada lynx,

Ngoài việc giúp phát hiện các loài khó tìm như Linh Miêu Canada,

it can also help scientists identify invasive species.

siêu mã hóa còn giúp các nhà khoa học xác định được loài xâm lấn.

In Yosemite, researchers used eDNA to track and remove invasive bullfrogs.

Ở Yosemite, các nhà nghiên cứu dùng eDNA để truy vết và loại bỏ ễnh ương xâm lấn.

Khi không còn dấu vết của chúng,

Once no trace of these amphibians remained,

they reintroduced a threatened native species, California red-legged frogs,

họ thả loài bản địa bị đe dọa - ếch chân đỏ California- về môi trường,

which had disappeared from the area some 50 years prior.

từng biến mất ở khu vực này khoảng 50 năm trước.

Likewise, DNA metabarcoding can be used to monitor biodiversity.

Tương tự, kỹ thuật siêu mã hóa DNA có thể dùng giám sát đa dạng sinh học.

For example, using traditional approaches,

Ví dụ, sử dụng phương pháp tiếp cận truyền thống

categorizing all of the insects in a hectare of rainforest can take decades.

phân loại các loài côn trùng trong một hecta rừng nhiệt đới

có thể mất hàng chục năm.

But DNA from insect traps could yield these results in just a few months.

Nhưng dùng DNA từ bẫy côn trùng có thể cho ra kết quả chỉ trong vài tháng.

One study compared insects from adjacent forest and plantation sites

Một nghiên cứu đã so sánh côn trùng tại khu rừng và đồn điền liền kề

within China’s Yunnan province.

ở tỉnh Vân Nam, Trung Quốc.

It quickly found that not only were plantations less diverse,

Nó nhanh chóng phát hiện không chỉ đồn điền ít đa dạng,

but deforestation affected insect groups unequally.

mà nạn phá rừng cũng gây ảnh hưởng không đều tới chúng.

Grasshoppers thrived in cleared areas while specialist forest beetles declined.

Châu chấu phát triển mạnh ở vùng đồi trọc còn bọ rừng chuyên biệt lại giảm xuống.

Using eDNA, scientists are able to investigate

Sử dụng eDNA, các nhà khoa học có thể nghiên cứu

complex ecosystem interactions.

Sự tương tác phức tạp của hệ sinh thái.

Tracking thousands of insects as they visit flowers is impossible.

Truy vết hàng nghìn loài côn trùng đậu trên hoa là điều không thể.

Instead, researchers can study the DNA left on flowers and insects

Nhưng lại có thể nghiên cứu mẫu DNA dính trên hoa và côn trùng

to map pollination networks.

để lập bản đồ thụ phấn.

Before these techniques were available, we didn’t really know how much pollination

Trước khi những kỹ thuật này được sử dụng, ta không biết bao nhiêu loại thụ phấn

was happening at night because we couldn’t observe it.

xảy ra vào ban đêm vì không thể quan sát được.

Now scientists understand that moths are important nocturnal pollinators.

Hiện nay, các nhà khoa học biết rằng bướm đêm là loài thụ phấn đêm thiết yếu.

eDNA can even tell stories of long extinct species.

eDNA thậm chí còn cho biết chuyện về các loài đã tuyệt chủng từ lâu.

Cold, dry, and low oxygen conditions are perfect for preserving genetic material.

Môi trường lạnh, khô cùng lượng oxy thấp

là điều kiện hoàn hảo để bảo tồn vật chất di truyền.

By digging deep into the Arctic permafrost,

Đào sâu vào lớp băng vĩnh cửu ở Bắc Cực,

researchers found 50,000 year old DNA,

các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra mẫu DNA 50,000 năm tuổi

which they matched to the nutrient-rich plants

trùng khớp với loại thực vật giàu dinh dưỡng

found in the stomachs of woolly mammoths.

trong dạ dày Voi Ma Mút Lông Xoăn.

With eDNA, they also found that less nutritious grasses

Dùng eDNA, họ còn tìm ra rằng, những loại cỏ nghèo dinh dưỡng

colonized the Arctic steppe during the last ice age,

đã xâm lấn thảo nguyên Bắc Cực trong kỷ băng hà cuối cùng

potentially contributing to the mammoth decline.

có khả năng góp phần vào sự diệt vong của Voi Ma Mút.

As we face another period of climate change—

Vì đang phải đối mặt với một cuộc biến đổi khí hậu khác,

this time due to human activities—

lần này do các tác động của con người,

understanding our planet’s rapidly shifting biodiversity

nên hiểu về sự thay đổi nhanh chóng đa dạng sinh học trên Trái Đất

will be crucial to protecting it.

rất cấp thiết trong việc bảo vệ hành tinh này.

Fortunately, eDNA and metabarcoding

May mắn thay, eDNA và kỹ thuật siêu mã hóa

give us the tools to document rapid change in real time.

cung cấp cho ta công cụ ghi lại sự thay đổi nhanh chóng kịp thời.