Sử dụng DNA để phát hiện ra cá bống Ponto-Caspian

Ponto-Caspian là một nhóm 5 loài cá xâm lấn nhỏ có nguồn gốc từ vùng biển Đen và biển Caspi, hiện đang xâm lấn các vùng nước ngọt và nước lợ tại châu Âu cũng như Bắc Mỹ. Chúng phát triển nhờ vùng nước dằn tàu, thường tập trung tại các cảng lớn rồi từ đó bơi lên các con sông. Một trong những loài này là giống cá bống tròn – một trong 100 loài xâm hại nguy hiểm nhất tại châu Âu (theo dữ liệu từ Daisie).

Sử dụng DNA môi trường (eDNA) là một biện pháp mới hữu hiệu và ngày càng phổ biến trong các phương pháp giám sát đa dạng sinh học, đặc biệt đối với các loài khó phát hiện bằng các phương pháp thông thường. Bằng việc theo dõi các dấu vết DNA được bỏ lại trong môi trường nước (ví dụ từ các đoạn tế bào của chúng) và được so sánh phân tích với các mẫu DNA có sẵn từ các cơ sở dữ liệu, các nhà khoa học có thể phát hiện ra vị trí của các loài này ở đâu.

Các nhà khoa học đã chứng minh độ chính xác của phương pháp này để tìm ra vị trí của nhóm cá bống xâm lấn Ponto-Caspian thông qua việc lấy mẫu nước từ 11 địa điểm dọc theo sông Rhine chạy quanh thành phố Basel, Thụy Sĩ. Họ tiến hành thu thập các mẫu nước lấy được từ các địa điểm này, rồi so sánh chúng với mẫu nước có sẵn. Mẫu nước được lấy từ lớp cuối cùng của dòng sông nơi được cho rằng có nồng độ DNA của loài Ponto-Caspian lớn nhất (sâu khoảng 4 m). Sau khi lấy các mẫu nước này, các nhà nghiên cứu tiến hành khử trùng để tránh việc lây nhiễm chéo, điều này rất dễ xảy ra và làm nhân rộng vùng lưu trú của nhóm cá này.

Nước được lấy ở thời điểm khác nhau trong tuần, khi các nhà nghiên cứu tin rằng nồng độ eDNA có thể bị ảnh hưởng bởi hoạt động của tàu (các ngày trong tuần) làm khuấy động mặt nước. Tuy nhiên, kết quả là như nhau đối với mẫu nước lấy từ thứ tư và chủ nhật trong tuần. Các nhà khoa học triển khai phân tích mẫu nước thu được, tìm kiếm các sợ DNA ngắn của giống cá này, trước đó, họ đã cho phân tích và lấy mẫu thành công mẫu DNA của 2 loài cụ thể là các mẫu cá bống tròn và mẫu cá bống mè hoa. Điều này để tránh việc nhầm lẫn với DNA của các loài cá bống khác cũng như các loài cá ở Thụy Sĩ.

Các đoạn DNA được khuếch đại bằng phương pháp PCR (phản ứng chuỗi Polymerase). PCR là phương pháp sao chép liên tục các mảnh nhỏ của DNA nhằm xây dựng một mẫu đủ lớn để phân tích. Nó thường bị ức chế bởi các chất có sẵn trong môi trường như axit humic, một loại axit có sẵn trong lá cây. Các nhà khoa học đã thêm một hợp chất kháng mang tên BCA vào trong các mẫu nước để ngăn chặn sự can thiệp của các chất tự nhiên. Kết quả cho thấy, duy nhất mẫu DNA của giống cá bống tròn được phát hiện trong tổng số 5 trên 11 mẫu nước tại các địa điểm nêu trên. Ngay sau đó, một đoàn khoa học đã được phân bố đi các vị trí cảng tàu và bến đỗ nơi mẫu nước của chúng được xác định có chứa DNA của loài này. Các nhà khoa học chưa thể chắc chắn đối với các mẫu nước được lấy từ 6 địa điểm còn lại có chứa dấu vết của loài cá bống trên hay không, vì họ không nắm rõ được giới hạn của độ nhạy cảm trong các xét nghiệm về nồng độ và các chất. Nhưng có thể thấy, phương pháp sử dụng DNA có thể nói là một trong những phép thử đột phá trong tiến trình cải tạo và làm sạch môi trường thủy sản ở các nơi trên thế giới.