Ngân hàng động vật đông lạnh lớn nhất thế giới

Vườn thú đông lạnh ở San Diego chỉ có 4 nhà nghiên cứu phụ trách trông coi hơn 11.000 mẫu vật, đại diện cho 1.300 loài và phân loài khác nhau.

Trong phòng thí nghiệm ở tầng hầm tiếp giáp một công viên động vật hoang dã rộng 728,4 hecta ở San Diego, California, Marlys Houck ngẩng lên nhìn một người đàn ông mặc đồng phục cầm chiếc túi cách nhiệt màu xanh chứa các bộ phận mắt, khí quản, bàn chân và lông. Chiếc túi bao gồm những mẩu mô mềm nhỏ thu thập từ động vật chết tự nhiên ở vườn thú.

Điều phối viên nghiên cứu Ann Misuraca lấy bình chứa tế bào ra khỏi lồng ấp để kiểm tra dưới kính hiển vi tại Vườn thú đông lạnh. Ảnh: Maggie Shannon

Người cầm chiếc túi là tình nguyện viên James Boggeln. Ông đưa nó cho Houck, quản lý của phòng thí nghiệm có tên "Vườn thú đông lạnh". Bà và đồng nghiệp sẽ bắt tay vào quá trình đưa các mẫu mô vào ngân hàng nghiên cứu và bảo tồn cho tương lai. Họ đặt mô vào bình thót cổ để enzyme tiêu hóa, sau đó nhân viên phòng thí nghiệm chậm rãi ấp chúng trong một tháng, nuôi một lượng lớn tế bào có thể đông lạnh và tái kích hoạt để sử dụng sau này, theo Guardian.

Với độ tuổi gần 50 năm, Vườn thú đông lạnh chứa bộ sưu tập nuôi cấy tế bào sống cổ, lớn và phong phú nhất thế giới với hơn 11.000 mẫu vật, đại diện cho 1.300 loài và phân loài khác nhau, trong đó có 3 loài đã tuyệt chủng và nhiều loài sắp tuyệt chủng. Ngày nay, Vườn thú đông lạnh được điều hành bởi đội ngũ 4 nhân viên nữ. Họ trông coi bộ sưu tập đồ sộ gồm những ống nghiệm dán nhãn như "hươu cao cổ", "tê giác" và "thú có mai", tất cả lưu trữ trong bể hình tròn lớn chứa đầy nitơ lỏng. Trong thế giới đang bị ảnh hưởng bởi khủng hoảng khí hậu và đa dạng sinh học, đông lạnh các loài cung cấp một cách bảo tồn cho tương lai.

Công việc ở đây rất ý nghĩa, nhưng khủng hoảng tuyệt chủng ngày càng nhanh gây áp lực cho Houck và đồng nghiệp. Đó là cuộc chạy đua với thời gian để đưa mẫu vật vào Vườn thú đông lạnh trước khi loài vật biến mất khỏi thế giới bên ngoài. Công việc đòi hỏi sự tỉ mỉ bởi tất cả mẫu vật từ chim, động vật có vú, loài lưỡng cư và cá đòi hỏi quá trình xử lý khác nhau. Houck cảm nhận rõ áp lực ở vị trí của bà, khi người tiền nhiệm còn tại vị, một sự cố kỹ thuật đã gây tổn thất 300 mẫu vật, công sức làm việc cả năm. Vì vậy, Houck dành tất cả tâm trí tập trung vào bảo vệ an toàn mẫu vật đông lạnh ở vườn thú.

Quản lý Marlys Houck và Misuraca lấy mẫu vật ra khỏi bể nitơ. (Ảnh: Maggie Shannon)

Vườn thú được thành lập bởi một nhà nghiên cứu bệnh học người Đức và Mỹ tên Kurt Benirschke năm 1972. Benirschke bắt đầu bộ sưu tập mẫu vật da động vật trong phòng thí nghiệm tại Đại học California, San Diego, và chuyển đến vườn thú San Diego sau vài năm. Ở thời điểm đó, không có công nghệ nào cần sử dụng mẫu vật như vậy ngoài nghiên cứu nhiễm sắc thể cơ bản.

Tại vườn thú đông lạnh, Houck lấy ống nghiệm từ bể nitơ lỏng. Những bể lưu trữ này được điều áp ở -196 độ C, nhiệt độ ngăn tế bào khỏi di chuyển hoặc thay đổi, duy trì chúng ở trạng thái chết giả (suspended animation). Từ nhiệt độ này, tế bào có thể hồi sinh và tiếp tục sống sau nhiều thập kỷ hoặc thế kỷ.

Không có loài nào giống hệt nhau, một số nhóm động vật khó bảo tồn hơn nhóm khác. Vườn thú đông lạnh bắt đầu với động vật có vú, sau đó mở rộng sang chim, bò sát và loài lưỡng cư. Tỷ lệ thành công với động vật có vú lên tới 99%, theo Houck. Với động vật lưỡng cư, tỷ lệ thành công là 20 - 25%. Mỗi giá trong bể nitơ lỏng chứa 100 ống nghiệm, mỗi ống chứa 1 - 3 triệu tế bào sống. Những tế bào đó có thể cung cấp giải pháp khả thi cho hàng loạt vấn đề hiện nay và tương lai.

Cuối cùng, tế bào có thể được sử dụng để đưa những loài đã tuyệt chủng hoàn toàn trở lại, nhưng đó không phải mục đích chính. Thay vào đó, vật liệu được dùng để cứu các loài khó sinh tồn ngày nay. Năm 2020, Vườn thú đông lạnh sử dụng ADN bảo quản đông lạnh để nhân bản một con chồn sương chân đen, loài nguy cấp đầu tiên ở Mỹ được nhân bản. Năm ngoái, tế bào đông lạnh bảo quản cách đây 42 năm được dùng để nhân bản hai con ngựa hoang Przewalski cực kỳ nguy cấp, đem lại sự đa dạng di truyền quý giá cho quần thể ngựa sống để tăng khả năng chống chọi với bệnh mới và đe dọa từ môi trường.

Công việc ở Vườn thú đông lạnh tại San Diego nằm trong nỗ lực toàn cầu nhằm bảo quản đông lạnh mọi thứ từ động vật tới hạt giống. Ngày nay, có hàng chục ngân hàng đông lạnh trên khắp thế giới, chủ yếu nằm ở Bắc Mỹ và châu Âu. Công việc ở phòng thí nghiệm tại San Diego đặc biệt có tính đột phá, theo Sue Walker, giám đốc khoa học ở vườn thú Chester. Cô cho biết trong vài thập kỷ nữa, giới nghiên cứu sẽ biến đổi tế bào sống thành tế bào gốc vạn năng, loại có thể lập trình lại để tạo ra trứng và tinh trùng.

Việc xin giấy phép lấy mô động vật ở nhiều nước khác khá khó khăn, vì vậy các nhà nghiên cứu hy vọng có thể tăng năng suất thu thập từ địa phương, đặc biệt gần trung tâm bảo tồn ở châu Phi, Nam Mỹ và Đông Nam Á. Nhóm nghiên cứu bổ sung khoảng 250 - 300 mẫu vật vào vườn thú mỗi năm. Phòng chứa bể nitơ đã đầy, nhưng các bể chưa hết công suất, vì vậy các thành viên phòng thí nghiệm tiếp tục nuôi cấy và bảo quản tế bào giúp quyết định sự sinh tồn của động vật nguy cấp trong tương lai.

• Những hầm vàng bất khả xâm phạm trên thế giới
• Bồi thường "tổ chim nhân tạo" khi xây dựng trang trại năng lượng gió
• Công trình như bước ra từ phim viễn tưởng của Trung Quốc: Lượng thép sử dụng vượt xa sân vận động tổ chim