San hô “cây vàng của các ngôi sao”: Sinh vật biển sâu buộc giới khoa học lập họ phân loại mới

Ở độ sâu từ 360 m đến 529 m dưới mặt nước Thái Bình Dương, ngoài bờ biển Costa Rica, các nhà nghiên cứu đại dương đã bắt gặp những rạn san hô kỳ lạ mang hình dáng như một cây cổ thụ màu vàng rực rỡ vươn cao trên nền đá tối. Tuy nhiên, điều khiến giới khoa học kinh ngạc không chỉ là vẻ đẹp lộng lẫy của sinh vật này giữa lòng biển sâu, mà là việc nó hoàn toàn không khớp với bất kỳ họ san hô nào từng được ghi nhận trong lịch sử sinh học. [1]

Câu trả lời cho bí ẩn phân loại này nằm ở sự phức tạp di truyền của sinh vật. Khi áp dụng các phương pháp phân tích mã gene thông thường, ba gene mục tiêu phổ biến lại đưa ra ba kết quả xếp loại hoàn toàn mâu thuẫn nhau. Chỉ đến khi các nhà nghiên cứu áp dụng kỹ thuật giải mã hàng trăm gene cùng lúc, vị trí tiến hóa độc lập của sinh vật mới được làm sáng tỏ, dẫn đến việc thành lập một họ phân loại hoàn toàn mới cho khoa học. [1]

Bối cảnh phát hiện loài san hô mang tên thần thoại

Trong các chuyến thám hiểm vào năm 2019 và 2023 trên các tàu nghiên cứu Falkor và Falkor (too) do Viện Đại dương Schmidt vận hành, các nhà khoa học đã sử dụng thiết bị lặn điều khiển từ xa SuBastian để khảo sát các núi ngầm ngoài khơi bờ biển Thái Bình Dương của Costa Rica, gần khu vực đảo Isla del Coco. Tại các ngọn núi ngầm này, họ phát hiện những quần thể san hô thân gỗ màu vàng chói lọi, có chiều cao vượt quá 1 m, mọc lên từ các mỏm đá rải rác dưới đáy biển. [1]

Điểm đặc trưng là các ngọn núi đá xung quanh những nhánh san hô này bị bao phủ dày đặc bởi vô số sinh vật thuộc họ sao biển giòn (brittle stars). Trên nền trầm tích và đá tối màu, những nhánh san hô màu vàng rực như những cái cây phát sáng giữa một cánh đồng đầy những ngôi sao lấp lánh dưới đáy đại dương. Thang cảnh này đã truyền cảm hứng trực tiếp cho tên gọi khoa học của loài sinh vật mới. [1]

Các nhà nghiên cứu đã chọn cái tên Laurinque elenya, xuất phát từ ngôn ngữ Quenya do nhà văn J.R.R. Tolkien sáng tạo ra trong các tác phẩm văn học của ông. Trong đó, Laurinque có nghĩa là “cây vàng”, còn elenya mang nghĩa “thuộc về các ngôi sao”. Tên gọi này vừa miêu tả chính xác hình dáng màu sắc của loài san hô, vừa tái hiện khung cảnh độc đáo khi chúng lớn lên giữa quần thể sao biển giòn bao quanh. [1]

Bài toán phân loại: Khi ba gene đưa ra ba đáp án mâu thuẫn

Sau khi thu thập mẫu vật từ đáy biển sâu, việc xác định vị trí của loài san hô này trên cây tiến hóa đã tạo ra một thách thức lớn cho nhóm nghiên cứu do Tiến sĩ Odalisca Breedy thuộc Đại học Costa Rica dẫn đầu. Ban đầu, khi phân tích hình thái sơ bộ, nhóm nghiên cứu đã nhận thấy những nét đặc trưng chưa từng xuất hiện ở các chi san hô đã biết, khiến việc xếp loại dựa trên vẻ ngoài hoàn toàn bế tắc. [1]

Để giải quyết nghi vấn, các nhà khoa học tiến hành tách trình tự ba đoạn gene thường được dùng làm chỉ thị phân loại tiêu chuẩn cho san hô. Mặc dù các đoạn gene này thường đủ để định danh chính xác họ và chi, kết quả thu được lần này lại gây rối loạn: mỗi đoạn gene trong số ba gene lại chỉ về một họ san hô khác nhau và hoàn toàn không có mối liên hệ họ hàng trực tiếp. [1]

Sự mâu thuẫn giữa các chỉ thị di truyền đơn lẻ cho thấy đây không phải là một biến thể thông thường của một loài đã biết. Sinh vật này sở hữu một lịch sử tiến hóa phức tạp, đòi hỏi một công cụ phân tích phân tử có quy mô lớn hơn để nhìn toàn cảnh bộ gene. [1]

Chìa khóa phylogenomics: Giải mã hàng trăm gene cùng lúc

Nhằm vượt qua sự bế tắc của phương pháp phân tích gene đơn lẻ, các nhà nghiên cứu Cathy McFadden, Catalina Murillo-Cruz và Andrea Quattrini đã áp dụng phương pháp hệ gen học tiến hóa (phylogenomics). Thay vì chỉ dựa vào một vài chỉ thị di truyền khiêm tốn, kỹ thuật này cho phép đối chiếu và so sánh đồng thời hàng trăm gene trong bộ gene của sinh vật với cơ sở dữ liệu di truyền biển sâu. [1]

Kết quả phân tích phylogenomics đã giải thích lý do tại sao các gene riêng lẻ lại đưa ra câu trả lời mâu thuẫn. Loài san hô vàng này đại diện cho một nhánh tiến hóa hoàn toàn tách biệt, hình thành từ rất lâu trong quá khứ và phát triển theo một con đường riêng. Mặc dù có quan hệ họ hàng gần nhất với họ san hô Eunicellidae, điểm sai khác về cả di truyền lẫn cấu trúc giải phẫu của nó đủ lớn để khẳng định nó không thuộc về bất kỳ họ san hô nào hiện có. [1]

Dựa trên phát hiện này, nhóm nghiên cứu đã chính thức công bố loài mới và thành lập họ san hô mới mang tên Laurinqueidae, cùng chi mới Laurinque trên tạp chí khoa học ZooKeys. Đây là một bước ngoặt quan trọng trong việc hoàn thiện hệ thống phân loại học của ngành san hô tám ngăn (Octocorallia). [1]

Tầm quan trọng của hệ sinh thái san hô biển sâu

Sự phát hiện ra họ san hô Laurinqueidae không chỉ mang ý nghĩa lý thuyết về mặt phân loại học, mà còn nhấn mạnh giá trị sinh thái đặc biệt của các dãy núi ngầm ngoài khơi Costa Rica. Các vườn san hô biển sâu ở độ sâu hàng trăm mét đóng vai trò như những kiến trúc sư địa hình, tạo ra không gian sống ba chiều phức tạp cho hàng loạt sinh vật đại dương khác trú ngụ và kiếm ăn. [1]

Mặc dù đại dương sâu chiếm khoảng hai phần ba diện tích bề mặt Trái Đất, phần lớn đáy biển vẫn chưa được khảo sát chi tiết. Những quần thể san hô cổ xưa như Laurinque elenya rất dễ bị tổn thương trước các tác động từ bên ngoài do tốc độ sinh trưởng chậm và điều kiện sống đặc thù ở vùng nước sâu. [1]

Việc kết hợp giữa các chuyến thám hiểm đại dương bằng rô-bốt lặn hiện đại và công nghệ giải mã gene tiên tiến đang mở ra một kỷ nguyên mới trong nghiên cứu biển. Phát hiện này nhắc nhở rằng lòng đại dương vẫn đang cất giữ vô số bí ẩn tiến hóa chưa từng được biết đến, chờ đợi được giải mã và bảo tồn. [1]