Hiện tượng hạ nhiệt toàn cầu hơn 4000 năm trước khiến cây lúa nhân rộng khắp châu Á

Lúa gạo là một trong những nông sản quan trọng nhất, cung cấp nguồn lương thực cho hơn một nửa dân số toàn cầu. Bắt đầu được canh tác từ 9,000 năm trước tại vùng đồng bằng sông Trường Giang, Trung Quốc, cây lúa dần xuất hiện ở Đông Á, Đông Nam Á và Nam Á, rồi sang cả Trung Đông, Châu Phi và châu Mỹ. Qua quá trình phát triển, các giống lúa gạo đã tiến hóa để thích ứng với nhiều môi trường khác nhau, song có rất ít thông tin cho biết về các yếu tố môi trường liên quan tới sự phát triển của cây lương thực này.

Qua quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học đã tái hiện các giai đoạn trong lịch sử phát triển của cây lúa bằng các chuỗi gen được giải toàn bộ trình tự (whole-genome sequences) của hơn 1,400 giống gạo khác nhau, bao gồm hai giống gạo chính ở châu Á là japonica và indica, đồng thời kết hợp dữ liệu về các yếu tố địa lý, khảo cổ học và khí hậu qua từng giai đoạn lịch sử.

Trong 4,000 năm đầu, việc canh tác lúa vẫn chủ yếu diễn ra ở Trung Quốc với giống gạo japonica. Sau đó, sự kiện mát dần toàn cầu diễn ra 4,200 năm trước, hay còn gọi là sự kiện 4.2k, được cho rằng đã để lại ảnh hưởng sâu rộng tới lịch sử của cây lúa. Một trong những hậu quả của sự kiện bày chính là sự sụp đổ của một loạt các nền văn minh, từ Lưỡng Hà tới Trung Hoa, lại xảy ra cùng giai đoạn với sự phân tách của giống gạo japonica thành các giống biến thể thích ứng với khí hậu ôn đới và nhiệt đới. Các giống biến thể ôn đới mới về sau được nhân giống sang miền bắc Trung Quốc, Hàn Quốc và Nhật Bản, trong khi giống nhiệt đới lại phổ biến ở Đông Nam Á.

Nhà nghiên cứu Rafal M. Gutaker cho rằng “hiện tượng biến đổi khí hậu đột ngột xảy đến đã buộc các loài thực vật, bao gồm cây nông sản, phải thay đổi để thích ứng.” Các dữ liệu thu thập được, bao gồm dữ liệu gen và khí hậu học cổ đại đã cho thấy sự kiện làm mát toàn cầu diễn ra cùng lúc với sự gia tăng của giống gạo japonica ôn đới phát triển ở những vùng khí hậu ôn hòa. Sự kiện này cũng có thể đã đưa nông nghiệp lúa gạo và cộng đồng những người nông dân di cư sang Đông Nam Á. Dữ liệu từ các mẫu lúa gạo khai quật được cũng hướng về kết luận trên. Hậu sự kiện 4.2k, giống gạo japonica ôn đới tiếp tục đa dạng hóa thành nhiều giống khác và chạm ngõ Đông Nam Á vào khoảng 2,500 năm trước nhờ mạng lưới giao thương rộng mở và sự lưu thông hàng hòa năng động trong khu vực.

Quá trình phát triển của giống indica diễn ra trong quá khứ gần hơn song lại qua nhiều giai đoạn phức tạp hơn: bắt nguồn từ vùng thung lũng hạ lưu sông Ganga (Ấn Độ) từ 4000 năm trước, sau khoảng 2,000 năm, người ta đã phát hiện nó xuất hiện tại Trung Quốc. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện nhiệt độ chính là yếu tố chủ chốt ảnh hưởng đến đa dạng giống gạo indica. Phân tích tiết lộ sự tích tụ nhiệt có mối liên hệ chặt chẽ với sự khác biệt về mặt di truyền giữa giống gạo ôn đới và nhiệt đới.

Những kết luận rút ra về sự phát triển của cây lúa và các áp lực đến từ môi trường giúp các nhà khoa học phát triển các giống mới có thể đáp ứng được những thách thức từ môi trường trong tương lai - chẳng hạn như biến đổi khí hậu, hạn hán - và đối mặt với các vấn đề an ninh lương thực có thể xảy đến. Với những dữ liệu về các nhân tố môi trường, sự phân giống và con đường nhân giống của các giống gạo khác nhau, các nhà khoa học có thể đánh giá những đặc điểm thích ứng mang tính tiến hóa của cây lúa với môi trường mới cho phép họ nhận diện các đặc tính và gen di truyền có ích cho việc nhân giống trong tương lai.

Nguồn: https://phys.org/news/2020-05-global-cooling-event-years-spurred.html