Một nhóm các nhà nghiên cứu đã dành một thập kỷ để nghiên cứu loài rêu 390 triệu năm tuổi mọc trên những vách đá băng giá, biệt lập của Cao nguyên Tây Tạng.

Được gọi là “nóc nhà của thế giới”, khu vực xa xôi được bao quanh bởi dãy Himalaya này là cao nguyên cao nhất và lớn nhất thế giới. Loại rêu nhỏ, phát triển chậm cũng có thể được tìm thấy ở các vùng của Nhật Bản và Hoa Kỳ.

Các nhà nghiên cứu đã thực hiện 18 cuộc thám hiểm từ năm 2010 đến năm 2021 để hiểu cách Takakia thích nghi để tồn tại hàng triệu năm trong “ngôi nhà” của nó, nằm ở độ cao 13.123 feet (4.000 mét) so với mặt đất. Một nghiên cứu chi tiết về những phát hiện đã được công bố trên tạp chí Cell.

Tiến sĩ Ralf Reski, đồng tác giả nghiên cứu, nhà công nghệ sinh học thực vật, giáo sư khoa sinh học tại Đại học Freiburg, Đức cho biết:“Chúng tôi bắt đầu mô tả và phân tích một hóa thạch sống”.

Vai trò quan trọng của thực vật từ thủa sơ khai

Theo các tác giả nghiên cứu, khi đời sống động vật bắt đầu ở các đại dương trên Trái đất khoảng 500 triệu năm trước, đời sống thực vật tiến hóa từ tảo nước ngọt bắt đầu bao phủ các khối đất đá của hành tinh và thích nghi để sống trong môi trường trên cạn khắc nghiệt hơn. Những loài thực vật nhỏ bé đã gây ra một sự thay đổi lớn trong bầu khí quyển của trái đất khi chúng làm xói mòn những tảng đá nơi chúng mọc lên và chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học thông qua quá trình quang hợp. Khi thực vật phá vỡ đá, quá trình phong hóa sinh học này giải phóng khoáng chất và quá trình quang hợp mang đến các hợp chất hữu cơ và oxy.

Các loài thực vật đã làm cho các vùng đất trở nên thân thiện hơn với đời sống động vật, chúng bắt đầu phát triển và trở nên phức tạp hơn theo thời gian.

Khi các mảng kiến tạo Ấn Độ và Á-Âu va chạm vào 65 triệu năm trước, trận đại hồng thủy đã tạo ra dãy Himalaya. Takakia, lúc đó đã khoảng 100 triệu năm tuổi, mọc dọc theo dãy Himalaya và buộc phải nhanh chóng thích nghi với môi trường khắc nghiệt hơn nhiều.

Tác giả chính trong nhóm nghiên cứu, Ruoyang Hu, nhà sinh vật học cho biết: “Ở dãy Himalaya, bạn có thể trải nghiệm bốn mùa trong vòng một ngày. Dưới chân núi nắng trong vắt. Khi bạn đi được nửa chặng đường, luôn có một cơn mưa nhẹ, cảm giác như bạn đang đi trên mây. Và khi bạn lên đến đỉnh, trời sẽ có tuyết và rất lạnh”.

Bí mật của DNA thực vật

Lần đầu tiên, nhóm nghiên cứu đã thu thập các mẫu để sắp xếp trình tự DNA của Takakia và xác định xem khủng hoảng khí hậu đang ảnh hưởng đến loài thực vật này như thế nào. Dựa vào độ cổ xưa của loài thực vật này, nhóm nghiên cứu cũng muốn xác định xem Takakia thực sự là một loài rêu hay một loại thực vật cổ đại khác, chẳng hạn như rêu gan hoặc tảo. Nghiên cứu cho thấy Takakia thực sự là một loài rêu.

Reski nói: “Chúng tôi muốn tìm hiểu sâu nhất về lịch sử những loại thực vật trên cạn đầu tiên để xem chúng có thể cho chúng ta biết điều gì về quá trình tiến hóa. Chúng tôi thấy rằng Takakia hiện là bộ gen có số lượng gen tiến hóa nhanh cao nhất. Nó rất tích cực ở cấp độ di truyền”.

Các nhà nghiên cứu cho biết, bộ gen của Takakia đã phát triển theo thời gian, thích nghi để phục hồi sau tác hại của tia cực tím và thực hiện các thay đổi cũng như sửa chữa DNA bị hỏng. Nhưng hình dạng thực tế của thực vật thay đổi rất ít, mặc dù thực tế là di truyền của nó luôn thay đổi. Rêu cũng đã thích nghi để phát triển ở các vị trí khác nhau bằng cách phân nhánh.

Yikun He, đồng tác giả nghiên cứu, nhà sinh vật học thực vật tại Đại học Thủ đô, cho biết: Cây Takakia được bao phủ bởi tuyết dày trong 8 tháng mỗi năm, sau đó phải chịu bức xạ cực tím cường độ cao trong khoảng thời gian 4 tháng đầy ánh sáng. Kết quả là, sự phân nhánh liên tục này tạo thành một cấu trúc mạng lưới và cấu trúc quần thể rất vững chắc, có thể chống lại sự xâm lấn của những cơn bão tuyết lớn một cách hiệu quả.

Họ cũng đã nghiên cứu các loài thực vật bằng cách sử dụng máy ảnh tua nhanh thời gian và dữ liệu thời tiết vệ tinh để theo dõi những thay đổi lớn hơn trong môi trường của rêu. Các tác giả nghiên cứu lưu ý rằng khi nhiệt độ trung bình của địa phương tăng lên hàng năm, quần thể rêu Takakia giảm 1,6% mỗi năm.

Khi hành tinh ấm lên, các sông băng trên cao nguyên đang tan chảy nhanh chóng. Rêu cũng đang trải qua mức độ bức xạ tia cực tím cao hơn có khả năng giết chết các loài thực vật thích nghi với môi trường khắc nghiệt.

Tương lai bất định của Takakia

Trong quá trình nghiên cứu kéo dài hàng thập kỷ, rêu trở nên khó tìm hơn. Hu cho biết: “Dự đoán của chúng tôi cho thấy các điều kiện và khu vực phù hợp cho Takakia sẽ giảm xuống chỉ còn khoảng 1.000 -1.500 km2 trên toàn thế giới vào cuối thế kỷ 21”.

Các tác giả nghiên cứu không nghĩ rằng rêu có khả năng tồn tại thêm 100 năm nữa và có thể đối mặt với sự tuyệt chủng, bất chấp hàng triệu năm tiến hóa và khả năng phục hồi.

Các tác giả viết trong nghiên cứu: Là một loài chỉ báo môi trường nhạy cảm, sự suy giảm được quan sát thấy của loài rêu này trong thập kỷ qua là tín hiệu cảnh báo sớm về mối nguy hiểm nghiêm trọng của hiện tượng nóng lên toàn cầu.

Nhóm nghiên cứu muốn bảo vệ rêu bằng cách nuôi trồng nó trong phòng thí nghiệm và cấy sang những khu vực mới.

Yikun He cho biết: “Các nhà khoa học thực vật không thể ngồi yên. Chúng tôi đang cố gắng nhân giống một số cây trong phòng thí nghiệm và sau đó cấy chúng vào các địa điểm thí nghiệm của chúng tôi ở Tây Tạng. Sau 5 năm quan sát liên tục, người ta phát hiện ra rằng một số cây được cấy ghép có thể tồn tại và phát triển, đây có thể là bước khởi đầu cho sự phục hồi, hoặc ít nhất là trì hoãn sự tuyệt chủng  của quần thể Takakia”.

Các tác giả nghiên cứu hy vọng rằng việc nghiên cứu các loài nhỏ bé, quý hiếm như Takakia có thể đóng vai trò như một lời cảnh tỉnh lớn hơn về cuộc khủng hoảng khí hậu.

Reski nói: “Con người chúng ta thích nghĩ rằng chúng ta đang ở đỉnh cao của sự tiến hóa. Nhưng hãy nhìn loài khủng long đến rồi đi, và con người cũng vậy, nếu chúng ta không cẩn thận với hành tinh của mình. Bạn có thể học được rất nhiều điều từ những loài thực vật, động vật đơn giản nhất trong lịch sử của hành tinh này, và có thể là cả trong tương lai nữa…”

Phương Linh