Bí ẩn cây 'hóa thạch sống' bị đóng băng suốt 66 triệu năm

Cây thông Wollemi (Wollemia nobilis) được một nhóm người đi bộ đường dài phát hiện lại vào năm 1994. (Ảnh: Dave Watts/Getty Images)

Năm 1994, những người đi bộ đường dài đã phát hiện ra một nhóm cây kỳ lạ mọc ở hẻm núi ở Công viên Quốc gia Wollemi, cách Sydney, Australia khoảng 100 km về phía Tây. Một người đi bộ đường dài đã thông báo cho một nhà tự nhiên học của công viên, người sau đó đã đưa mẫu lá cho một nhà thực vật học xem. Cuối cùng người ta xác định rằng, chúng đại diện cho một loài cổ xưa về cơ bản đã bị đóng băng theo thời gian kể từ khi khủng long lang thang trên Trái đất.

Được một số người gọi là "hóa thạch sống", cây thông Wollemi (Wollemia nobilis) gần giống với những tàn tích được bảo tồn có niên đại từ kỷ Phấn trắng (145 triệu đến 66 triệu năm trước). Hiện chỉ còn 60 cây như vậy trong tự nhiên và đang bị đe dọa bởi các vụ cháy rừng trong khu vực. Người ta cho rằng nó đã tuyệt chủng khoảng 2 triệu năm trước.

Giờ đây, các nhà khoa học từ Úc, Mỹ và Ý đã giải mã bộ gien của loài này, làm sáng tỏ quá trình tiến hóa và thói quen sinh sản độc đáo của loài này, cũng như hỗ trợ các nỗ lực bảo tồn.

Loài thông kỳ lạ

Cây thông có 26 nhiễm sắc thể - chứa 12,2 tỷ cặp bazơ đáng kinh ngạc. Trong khi đó, con người chỉ có khoảng 3 tỷ cặp bazơ. Bất chấp kích thước bộ gien của chúng, cây thông Wollemi có mức độ đa dạng di truyền cực kỳ thấp, cho thấy điểm nghẽn (khi quần thể giảm đáng kể) khoảng 10.000 đến 26.000 năm trước.

Thật vậy, thực vật không trao đổi nhiều vật chất di truyền. Những cây còn lại dường như sinh sản chủ yếu bằng cách tự nhân bản thông qua quá trình sao chép - trong đó các chồi hút xuất hiện từ gốc và trở thành cây mới.

Sự hiếm có của chúng có thể một phần là do số lượng transposon hay "gien nhảy" cao - những đoạn ADN có thể thay đổi vị trí của chúng trong bộ gien. Những yếu tố này cũng chiếm kích thước của bộ gien.

Gerald Schoenknecht, giám đốc chương trình Chương trình nghiên cứu bộ gien thực vật của Quỹ Khoa học Quốc gia, cho biết: “Bộ gien thực vật nhỏ nhất và bộ gien thực vật lớn nhất có số lượng gien gần như giống nhau. Sự khác biệt lớn về kích thước thường đến từ các transposon”.

Khi các transposon nhảy tới vị trí mới, chúng có thể thay đổi trình tự trong phân tử ADN, do đó gây ra hoặc đảo ngược các đột biến ở gien. Chúng có thể mang ADN chức năng bên mình hoặc thay đổi ADN tại vị trí chèn và do đó có tác động đáng kể đến quá trình tiến hóa của sinh vật.

Schoenknecht nói: “Trong 99% trường hợp, đột biến có lẽ không phải là một ý tưởng hay. Nhưng qua hàng triệu năm, 1% giúp đỡ có thể đưa loài tiến lên. Trong trường hợp này, nó có thể là một lợi thế."

Việc giải mã bộ gien cũng tiết lộ lý do tại sao thông Wollemi dường như dễ bị bệnh - đặc biệt là Phytophthora cinnamomi, một loại nấm mốc gây bệnh chết cây. Cây thông Wollemi, không giống như hầu hết các loài cây lá kim, có lá kim rộng. Loài này được IUCN coi là cực kỳ nguy cấp.