Mẫu hỏng vẫn có thể định danh loài
Khi phân loại, định danh các loài bằng phương pháp phân loại hình thái và hóa sinh, các nhà khoa học thường gặp khó khăn do mẫu vật chết, hư hỏng hoặc chưa phát triển đủ các đặc tính. Từ thực tế này, nhóm nghiên cứu phòng Sinh học phân tử, Viện Khoa học sự sống, Đại học Thái Nguyên do tiến sỹ (TS) Dương Văn Cường đứng đầu có ý tưởng áp dụng và cải tiến công nghệ mã vạch DNA của Paul Hebert - Đại học Guelph, Canada - để phù hợp với điều kiện Việt Nam.
“Việt Nam có hệ động, thực vật phong phú nhưng đến nay chưa nhiều loài có dữ liệu về mã vạch DNA. Chúng tôi hy vọng việc nghiên cứu phương pháp này sẽ cung cấp cái nhìn sâu hơn vào phân loại học ở cấp độ loài và đóng góp vào quá trình phân loại học, nhận diện, phân chia ranh giới giữa các loài, hỗ trợ quá trình nhận diện các mẫu vật không nhận biết được hoặc chưa xác định được thuộc loài nào” - TS Cường cho biết.
Phương pháp mã vạch DNA sử dụng một trình tự DNA ngắn trong genome của sinh vật như chuỗi ký tự duy nhất giúp phân biệt các loài. “Mã vạch DNA là bằng chứng quan trọng để khẳng định một loài mới” - ông Cường nói.
Các nghiên cứu viên của Viện Khoa học Sự sống đang thực hiện phản ứng PCR trong phương pháp mã vạch DNA. Ảnh: Nam Hoài
Sau 6 tháng, nhóm nghiên cứu đã hoàn thiện quy trình mã vạch DNA định danh các loài. “Để xác định loài bằng trình tự đoạn mã vạch DNA, phải thu gom và xác định mẫu vật, lấy mô từ mẫu và tách chiết thu DNA. Trình tự DNA đích sẽ được khuếch đại bằng phản ứng PCR và giải trình tự để tạo ra một mã vạch. Cuối cùng, các mã vạch được nhập vào ngân hàng dữ liệu Barcode - một hệ thống trực tuyến giúp các nhà nghiên cứu thu thập, quản lý và phân tích mã vạch DNA” - kỹ sư Vũ Hoài Nam, thành viên nhóm nghiên cứu, nói.
Mỗi mục trong Barcode có các thông tin như tên phân loại, hình ảnh, GPS tọa độ nơi loài đó được tìm thấy và trình tự mã vạch. Thông tin này có thể được truy cập thông qua Barcode cho bất cứ ai trên thế giới và có nhiều ứng dụng như giám sát môi trường, an toàn thực phẩm, y học.
Ví dụ, mã vạch DNA sẽ được dùng để xác định ấu trùng loài xâm hại, phát hiện các loài mới, xác định loài vừa gây ra một vết cắn, chích hoặc gây ngộ độc, xác minh thực vật hay thành phần động vật trong thực phẩm.
“Điểm mới của phương pháp là chỉ cần một phần nhỏ của mẫu vật cũng đủ để phân tích, ví dụ như đối với người thì chỉ cần một vài sợi tóc hoặc móng tay. Mẫu vật không cần phải phát triển đầy đủ, nguyên vẹn, lượng mẫu để phân tích không cần nhiều” - TS Cường cho biết.
Giúp bảo tồn các cây, con quý hiếm
Đánh giá công nghệ định danh loài bằng mã vạch DNA, TS Phạm Bằng Phương - Phòng Quản lý khoa học, Đại học Nông lâm, Đại học Thái Nguyên - nói: “Ưu điểm của công nghệ này là định danh loài nhanh chóng. Nếu xây dựng mẫu chuẩn thì trong vòng 4 giờ đã cho kết quả rất chính xác. Có thể phát triển và áp dụng nó ở các tổ chức hoạt động trong lĩnh vực kiểm định”.
Kỹ sư Nam cho biết: “Chúng tôi đang bổ sung dữ liệu về mã vạch DNA cho các loài động, thực vật Việt Nam trong ngân hàng dữ liệu mã vạch DNA thế giới. Sắp tới, chúng tôi sẽ áp dụng phương pháp này trong phân loại và định danh các loài quý hiếm, có giá trị cao, giúp bảo tồn nguồn gene; phối hợp với các công ty dược liệu để chọn nguyên liệu đầu vào”.
Theo ông, việc sử dụng dược liệu tự nhiên ở Việt Nam tồn tại nhiều thách thức như: Cùng một cây thuốc, mỗi vùng miền có cách gọi tên khác nhau, gây khó khăn khi chọn dùng; các loài khác nhau bị nhầm là một do hình thái tương đồng; dược liệu bị pha trộn, làm giảm hiệu quả của thuốc. Phương pháp mã vạch DNA sẽ giải quyết hiệu quả các vấn đề này.
“Chúng tôi đã kết hợp với Viện Y học bản địa Việt Nam để định danh quần thể cây dong riềng đỏ bằng mã vạch DNA. Đây là loại cây có tác dụng phòng và điều trị bệnh tim mạch, đặc biệt bệnh mạch vành. Kết quả ban đầu cho thấy về mặt di truyền phân tử, chúng có nhiều điểm khác các loài dong riềng khác trên thế giới. Đây là một tín hiệu tốt cho thấy cây dong riềng này là một loài mới” - TS Cường chia sẻ.
Kỹ sư Nam dẫn một ví dụ khác về trường hợp gà cáy cùm ở vùng núi phía Bắc - giống gà địa phương có chất lượng thịt, trứng thơm ngon: “Nhờ áp dụng công nghệ mã vạch DNA, Viện Khoa học sự sống đã xây dựng, chọn lọc và bảo tồn thành công nguồn gene loài gà quý hiếm này”. Ông Nam cũng cho biết, Viện Khoa học Sự sống đang kết hợp với các đơn vị dùng công nghệ mã vạch DNA để định danh một số loài khác như cây thuốc giảo cổ lam, dê Nản Định Hóa (Thái Nguyên).