Những con voi ma mút lông cuối cùng sống trên một hòn đảo nhỏ trong hàng ngàn năm sau khi họ hàng có ngà của chúng tuyệt chủng trên đất liền. Những con voi xù xì đã tìm đường đến đảo Wrangel, một vùng đất dài 93 dặm ngoài khơi bờ biển Siberia, khoảng 10.000 năm trước - những gì còn lại của một loài đã từng có mặt khắp trên phần lớn Bắc bán cầu. Nhưng những con voi ma mút này cũng không làm được. Khoảng 4.000 năm trước, những con voi ma mút cuối cùng đã chết và mãi mãi khiến loài này tuyệt chủng.
Voi ma mút lông
Không ai biết chắc chắn tại sao voi ma mút đảo Wrangel cuối cùng lại biến mất. Tuy nhiên, các phân tích di truyền gần đây chỉ ra rằng sự suy giảm nghiêm trọng của quần thể voi ma mút trong khoảng thời gian này khiến những con thú dễ bị tổn thương về mặt di truyền trong một thế giới thay đổi nhanh chóng. Các đột biến mà voi ma mút tích lũy được thông qua giao phối cận huyết có thể không giết chết chúng, mà thay vào đó là một yếu tố góp phần vào sự tuyệt chủng diễn ra trong hàng ngàn năm.
Trong nghiên cứu mới, nhà di truyền học của Đại học Copenhagen Patrícia Pečnerová và các đồng nghiệp của cô ghi lại những thay đổi di truyền mà nhóm voi ma mút lông cừu này đã trải qua trước khi chúng chết. Dữ liệu mới, được công bố vào tháng trước trên tạp chí Cell, đại diện cho chương cuối cùng trong câu chuyện tuyệt chủng đã diễn ra từ lâu trước khi voi ma mút đến nơi ẩn náu cuối cùng của chúng.
"Sự tuyệt chủng cuối cùng của voi ma mút trên đảo Wrangel chỉ là bước cuối cùng của một chuỗi sự kiện rất dài dẫn đến sự tuyệt chủng của loài này", Pečnerová cũng là một nhà thám hiểm địa lý quốc gia cho biết.
Con người hay biến đổi khí hậu? Dẫn đến tuyệt chủng loài voi ma mút
Những con voi ma mút lông cừu sớm nhất đã tiến hóa khoảng 800.000 năm trước, lan rộng đến tận Tây Ban Nha thời tiền sử ở phía tây và khu vực Great Lakes của Bắc Mỹ ở phía đông trong thời kỳ hoàng kim của chúng. Sự mở rộng toàn cầu của voi ma mút lông cừu có thể nhờ vào môi trường đặc biệt mà động vật ăn cỏ khổng lồ ưa thích. Các đồng cỏ rộng lớn, được gọi là thảo nguyên, voi ma mút đã mở rộng phạm vi của chúng ngoài những nơi lạnh hơn của kỷ băng hà khi các sông băng bao phủ nhiều hành tinh hơn. Voi ma mút lông cừu là loài gặm cỏ phát triển mạnh trong những môi trường sống này, trái ngược với voi răng mấu ưa thích rừng và sống tốt hơn trong thời kỳ gian băng ấm hơn.
Con người cổ đại cũng săn voi ma mút ở một số nơi trong phạm vi của động vật
Khi các sông băng một lần nữa rút đi và thế giới bắt đầu ấm lên khoảng 11.700 năm trước, môi trường sống của voi ma mút lông cừu một lần nữa bắt đầu thu hẹp và rút lui về phía hai cực. Con người cổ đại cũng săn voi ma mút ở một số nơi có chúng. Thêm vào đó, các con vật mất nhiều thời gian để sinh sản. Những áp lực kết hợp này đã khiến hầu hết các quần thể voi ma mút sụp đổ.
"Trong khi vẫn còn rất nhiều cuộc thảo luận về vai trò của biến đổi khí hậu và săn bắn của con người," Pečnerová nói, "sự đồng thuận hiện tại là cả hai đều góp phần vào sự tuyệt chủng." Sự tuyệt chủng của voi ma mút lông cừu không đồng nghĩa với cái chết của voi ma mút đảo Wrangel cuối cùng, mà là một phần của quá trình diễn ra trong hàng ngàn năm khi thế giới thay đổi xung quanh chúng.
Xương voi ma mút, tương tự như ngà và một phần hộp sọ này trên đảo Bolshoy Lyakhovsky ngoài khơi bờ biển Nga, có thể là một nguồn DNA cổ đại mà các nhà nghiên cứu có thể trích xuất và phân tích.
Những tổ chức cuối cùng
Voi ma mút đảo Wrangel là những tổ chức cuối cùng. Các loài động vật đại diện cho một trường hợp đặc biệt: sự tuyệt chủng của các thành viên cuối cùng của một loài vẫn tồn tại trong nơi ẩn náu, đối phó với những áp lực khác với tiền thân đại lục của chúng. Khí hậu toàn cầu ấm hơn, ẩm ướt hơn đã khiến thảo nguyên voi ma mút co lại về phía cực và vì vậy việc voi ma mút đến đảo Wrangel ngay từ đầu là dấu hiệu của biến đổi khí hậu cổ đại. Tuy nhiên, bản thân biến đổi khí hậu đã không khiến voi ma mút tuyệt chủng và không có dấu hiệu nào cho thấy voi ma mút cuối cùng bị con người săn bắt. Bằng cách xem xét DNA voi ma mút chiết xuất từ xương và răng, các nhà di truyền học đã cố gắng tìm ra lý do tại sao quần thể cuối cùng chịu thua.
Bộ gen voi ma mút chỉ ra rằng mặc dù giao phối cận huyết, quần thể đảo sớm ổn định và thậm chí bắt đầu thanh lọc các đột biến có hại theo thời gian.
Các nhà nghiên cứu đằng sau nghiên cứu mới đã khám phá số phận của những con voi ma mút cuối cùng thông qua 21 bộ gen voi ma mút lông cừu từ các lát thời gian khác nhau, đại diện cho cả quần thể đảo Wrangel và voi ma mút đại lục trước đó. Nghiên cứu trước đây đã gợi ý rằng voi ma mút đảo Wrangel bị cô lập đến mức các đột biến có hại nhanh chóng tích lũy trong dân số. Trong kịch bản này, voi ma mút đã tạo ra rất nhiều đột biến thông qua giao phối cận huyết đến nỗi chúng không còn có thể sinh đủ con cái khỏe mạnh để quần thể sống sót. Tuy nhiên, khi Pečnerová và các đồng tác giả xem xét các gen voi ma mút, họ đã tìm thấy một con đường phức tạp hơn dẫn đến tuyệt chủng.
"Có vẻ như toàn bộ quần thể được bắt đầu bởi nhiều nhất là tám cá thể sinh sản, nhưng tăng lên vài trăm khá nhanh," Pečnerová nói. Di truyền của voi ma mút phản ánh sự tắc nghẽn và mở rộng này. "Một quần thể megaherbivores sinh sản chậm sống sót trong 6.000 năm đã được bắt đầu bởi ít động vật hơn bạn có thể đếm trên cả hai tay", cô lưu ý, đó là một kịch bản cực đoan hơn các nhà nghiên cứu đã mong đợi.
Dòng thời gian cho các quần thể voi ma mút cuối cùng trên đảo Wrangel được trình bày trong bài báo mới là "một cơ hội tuyệt vời để xem xét bộ gen đã thay đổi như thế nào trong quần thể nhỏ, biệt lập này", nhà di truyền học Rebekah Rogers của Đại học Bắc Carolina tại Charlotte, người không tham gia vào nghiên cứu cho biết.
Bộ gen voi ma mút chỉ ra rằng mặc dù giao phối cận huyết, quần thể đảo sớm ổn định và thậm chí bắt đầu thanh lọc các đột biến có hại theo thời gian. "Tôi rất ngạc nhiên về sự ổn định của dân số về mặt di truyền", Pečnerová nói. Voi ma mút có thể tồn tại trong khoảng 200 thế hệ trước khi chúng tuyệt chủng. Thay vì suy giảm, các loài động vật đang bám víu khi chúng đột nhiên rơi vào tuyệt chủng.
"Câu chuyện mà chúng tôi đã tự kể, mà tôi đã viết trong luận án tiến sĩ của mình và trình bày tại các hội nghị, là sai," Pečnerová nói. Những con voi ma mút lông cừu cuối cùng không bị khủng hoảng di truyền. Các động vật ăn cỏ đã trải qua những ảnh hưởng của giao phối cận huyết, nhưng bản thân điều này dường như không khiến chúng vượt qua bờ vực tuyệt chủng.
Nếu không giao phối cận huyết thì sao?
Dữ liệu di truyền không xác định chính xác loại áp lực gây tử vong nào đã kết thúc voi ma mút đảo Wrangel nhưng cho thấy sự suy giảm diễn ra nhanh chóng. Con người đã không đến đảo Wrangel cho đến bốn thế kỷ sau khi voi ma mút cuối cùng chết. Voi ma mút có thể đã chết vì chúng không thể theo kịp những thay đổi môi trường hoặc bùng phát dịch bệnh, nhưng những thay đổi như vậy rất khó theo dõi thông qua một hồ sơ hóa thạch hạn chế.
Mặc dù quần thể voi ma mút cuối cùng ổn định, các tác giả của nghiên cứu mới không thể loại trừ hoàn toàn hậu quả di truyền của giao phối cận huyết. Các đột biến vẫn có thể khiến voi ma mút dễ bị tổn thương trước các áp lực khác và, ngay cả khi dân số đã giữ được lâu hơn, có thể đã quá dai dẳng để voi ma mút sống sót ở một nơi bị cô lập như vậy.
Các động vật ăn cỏ lông đang giữ những mảnh môi trường sống khi khí hậu và môi trường Trái đất thay đổi
"Các sự kiện tuyệt chủng phức tạp hơn nhiều so với chỉ một yếu tố", Rogers nói, lưu ý rằng biến đổi khí hậu, thay đổi nguồn thực phẩm, hạn hán, bão, bệnh tật hoặc các yếu tố khác đều có thể góp phần. Các đột biến bất lợi giữa voi ma mút không giúp ích gì cho chúng, cô lưu ý, "nhưng bất kỳ tuyên bố nào cho rằng voi ma mút biến mất chỉ vì bộ gen của chúng không phản ánh toàn bộ câu chuyện."
Thay vì có một sự kiện hoặc áp lực duy nhất kết thúc voi ma mút lông cừu, sự tuyệt chủng của chúng xảy ra qua hàng ngàn năm thay đổi khí hậu và môi trường, săn bắn của con người và cuối cùng là hậu quả của việc trải qua nút cổ chai di truyền. Các động vật ăn cỏ lông đang giữ những mảnh môi trường sống khi khí hậu và môi trường Trái đất thay đổi. Hậu quả di truyền của các vụ tai nạn dân số trước đây trên đất liền có nghĩa là quần thể đảo Wrangel có thể là voi ma mút chết đi bộ, không thể cầm cự đủ lâu để thảo nguyên voi ma mút quay trở lại.
