Nghiên cứu mối quan hệ tiến hóa và phát sinh loài
DNA ty thể đã được chứng minh là công cụ hữu hiệu trong phân tích đa dạng của các loài thuộc lớp chân bụng (gastropoda) và các loài thuộc lớp hai mảnh vỏ [33]. Các chỉ thị phân tử (marker) chuẩn của DNA ty thể thường được sử dụng là các gen mã hóa cho cytochrome b mitochrondrial DNA (cytb mtDNA), 16S mitochrondrial DNA (16S mtDNA) và cytochrome oxidase c subunit 1 mitochondrial DNA (CO1 mtDNA).
Cho đến nay, trên thế giới nhiều công trình nghiên cứu về sự phát sinh loài trai tai tượng đã được thực hiện. Tuy nhiên, mối quan hệ phát sinh chủng loài của chúng vẫn chưa được giải quyết một cách triệt để.
Muruyama và cộng sự (1998) sử dụng một phần trong chuỗi trình tự của gen 18S DNA ribosom (rDNA) để nghiên cứu mối quan hệ phát sinh loài của các loài tảo sống cộng sinh (zooxanthellate) với động vật thân mềm hai mảnh vỏ thuộc hai họ Tridacnidae (Tridacna, Hippopus) và họ Cardiidae (Fragum, Corculum). Kết quả thu được ba cây phát sinh loài thể hiện mối quan hệ (T. maxima (T. crocea + T. squamosa)), (T. crocea (T. squamosa + T. maxima)) và (T. squamosa (T.crocea + T.
maxima)) [47].
Schneider và O'Foighil (1999) nghiên cứu mối quan hệ của 8 loài trai tai tượng dựa trên trình tự gen 16S DNA ty thể. Kết quả cho thấy trai tai tượng chia làm 2 nhóm đồng dạng (Hippopus và Tridacna). Trong đó, giống Tridacna được chia thành 2 nhóm đồng dạng là nhóm chứa các loài thuộc phân giống Chametrachea (T. maxima
(T. squamosa + T. crocea)) và nhóm (T. tevoroa (T. derasa + T. gigas)) [56]. Như vậy, kết quả của Schneider và O'Foighil (1999) cho thấy mối quan hệ giống như cây thứ hai của Maruyama và cộng sự (1998).
Thêm vào đó, Benzie và Williams (1998) sử dụng các biến thể allozyme thuộc 26 loci của 8 loài trai tai tượng thu ở phía Tây Thái Bình Dương khẳng định 2 nhóm
chính thuộc họ Tridacnidae dựa trên đặc điểm hình thái là Hippopus và Tridacna và
các phân giống của Tridacna, bao gồm phân giống Chametratea (T. squamosa T. crocea, T. maxima), phân giống Tridacna sensu stricto (chỉ có T. gigas), phân giống
Persikima (T. derasa và T. tevoroa). phân giống
Chametratea và T. gigas có mối quan hệ gần gũi với nhau và có sự trao đổi alen giữa
các nhóm này trong quá trình tiến hóa. Đồng thời, trong phân giống Chametrachea,
mối quan hệ giữa các loài được thể hiện (T. squamosa (T. crocea + T. maxima)) [23].
Mặc dù các nghiên cứu trước sử dụng nhiều loại chỉ thị phân tử khác nhau nhưng vẫn chưa giải quyết được mối quan hệ giữa các loài trai tai tượng T. crocea, T. maxima
và T. squamosa. Do đó, Nuryanto và cộng sự (2007) đã sử dụng trình tự gen CO1 mtDNA của 4 loài T. crocea, T. maxima, T. squamosa, T. gigas để kiểm tra mối quan hệ giữa 3 loài thuộc phân giống Chametrachea. Kết quả cho thấy, các loài trai tai
tượng tạo thành một nhóm đồng dạng. Trong đó, T. crocea gần gũi với T. squamosa
hơn là T. maxima; T. crocea và T. squamosa lập được nhóm với nhau và nhóm gần gũi với T. maxima và T. gigas [49]. Kết quả này phù hợp với các kết quả nghiên cứu trước đó sử dụng gen 16S DNA ty thể và 18S DNA nhân.
Như vậy, việc sử dụng rộng rãi các chỉ thị phân tử của DNA ty thể và DNA nhân đã dần dần làm sáng tỏ mối quan hệ tiến hóa của các loài trai tai tượng, góp phần cung cấp các dữ liệu cần thiết cho việc bảo tồn loài trai tượng trên thế giới.
Nghiên cứu đa dạng di truyền quần thể trai tai tượng (Tridacna spp.)
Hiện nay, trên thế giới nhiều công trình nghiên cứu về đa dạng di truyền và cấu trúc quần thể của trai tai tượng đã được thực hiện, nhằm bảo tồn và lưu giữ nguồn gen quý hiếm này.
Benzie và Williams (1995) đã nhận thấy sự khác biệt về cấu trúc di truyền giữa các quần thể của Tridacna gigas còn lại trên thế giới khi so sánh đa dạng allozyme tại 7 locus đa hình của quần thể loài này ở 13 địa điểm vùng tây Thái Bình Dương (bao gồm khu vực Silliman – Philippine, đảo san hô Mili thuộc quần đảo Marshall, đảo Abemama thuộc quần đảo Kiribati, các đảo Marovo, Isabel, Nggela, Russel thuộc quần đảo Solomon, các khu vực Stapleton, Michaelmas, Thetford, Myrmidon, Grub thuộc rạn san hô Great Barrier) [21]. Phân tích Cluster xác định được hai nhóm quần thể chính theo khu vực địa lý: trung tâm Thái Bình Dương gồm Kiribati và quần đảo Marshall; và nhóm tây Thái Bình Dương bao gồm tất cả các quần thể còn lại. Trong nhóm thứ hai, quần thể Great Barrier Reef (GBR) có sự khác biệt đáng kể so với quần thể ở quần đảo Solomon. Tại đây, người ta nhận thấy các dòng chảy chính của sự di chuyển gen không song song với bề mặt dòng chảy như dự đoán, mà vượt qua các dòng chảy này. Trao đổi gen đã được giới hạn hướng đông – tây giữa miền Trung và Tây Thái Bình Dương, quần thể GBR và quần đảo Solomon.
Việc thiếu sự tương ứng giữa các dòng chảy bề mặt chính và sự di chuyển gen cho thấy rằng cấu trúc di truyền của T. gigas phản ánh lịch sử di cư của loài không còn xảy ra nữa. Những phát hiện này đã đặt ra câu hỏi có liên quan đến nguồn gốc và sự duy trì tính đa dạng di truyền trong quần đàn động vật Thái Bình Dương và có ý nghĩa quan trọng đối với nuôi trồng hải sản và sự bảo tồn loài trai tai tượng T. gigas.
Great Barrier (GB) là một trong những hệ thống rạn san hô lớn còn lại ở khu vực Thái Bình Dương, nơi mà loài trai tai tượng khổng lồ T.gigas được tìm thấy với số lượng lớn. Bezie và Williams (1992) nghiên cứu đa dạng di truyền của các quần thể T. gigas tại các địa điểm ở trung tâm và phía Bắc của rạn san hô GB. Mặc dù sự cách địa lý lớn hơn 1000 km, nhưng sự khác biệt di truyền là rất thấp. Sự thiếu khác biệt di truyền theo không gian giữa các quần thể này không hoàn toàn đồng nghĩa với sự thiếu đa dạng di truyền. Đa dạng di truyền trong quần thể là rất lớn, với tỷ lệ dị hợp tử quan sát được là 0,221 – 0,250 [20]. Tần suất gen phù hợp với điều kiện của cân bằng Hardy – Weinberg. Những dữ liệu này cho thấy giao phối ngẫu nhiên xảy ra trong cả hệ thống rạn san hô và có sự kết nối của vùng trung tâm và vùng phía bắc GB. Việc trao đổi gen giữa các quần đàn trai tai tượng có ý nghĩa quan trọng đối với quản lý bảo tồn quần thể T. gigas trên thế giới.
Theo nghiên cứu của Evan và Jerry (2006), dữ liệu từ Inter-Simple Sequence Repeat loci (ISSR) cho thấy cấu trúc di truyền trong 4 quần thể trai tai tượng (bao gồm các rạn Stapleton, Thetford, Myrmidon, Gub) ở phía bắc và trung tâm của rạn GB có mức độ đa dạng thấp (PhiPT = 0,0322, p = 0,005), trong đó có sự khác biệt di truyền rõ ràng giữa các quần thể từ vùng rạn Thetford và Grub [28]. Dữ liệu cho thấy không có sự khác biệt di truyền đáng kể giữa các quần thể tại đây. Các khu vực lấy mẫu ở GB là khoảng một phần tư vùng phân bố của T.gigas. Sự khác biệt cấu trúc di truyền có thể hình thành giữa miền bắc và miền nam GB. Vì vậy, các chính sách bảo tồn đối với
T.gigas nên được tiến hành dựa vào sự di chuyển gen của chúng trong khu vực GB. Benzie và Willams (1997) khảo sát sự đa dạng di truyền tại 8 locus đa hình của 19 quần thể trai tai tượng Tridacna maxima ở khu vực tây và trung tâm Thái Bình Dương. Kết quả cho thấy kiểu đa dạng di truyền đã được quan sát ở loài T. gigas trước đây [20, 21] không phù hợp với loài này và có thể phản ánh cấu trúc di truyền cơ bản của các loài sinh vật biển sống ở vùng nước nông. Quần thể T. maxima ở hệ thống rạn có sự kết nối cao như rạn san hô GB (trung bình FST < 0,003), nhưng có sự khác biệt di truyền giữa các nhóm rạn san hô trên các quần đảo khác nhau, giữa tây và trung tâm Thái Bình Dương. Sự di chuyển gen giữa Philippine và GB, giữa Philippine và Melanesia (quần đảo Solomon và Fiji), giữa Philippine và trung tâm nhóm đảo Thái Bình Dương (đảo Marshall, Kiribati, Tuvalu và quần đảo Cook) được ghi nhận là ở
mức độ thấp. Các tuyến đường của sự di chuyển gen được nhận định là vuông góc với dòng chảy đại dương ngày nay [22].
Khảo sát cấu trúc di truyền quần thể của trai tai tượng Tridacna crocea ở quần đảo Indo – Malay bằng chỉ thị phân tử Cytochrome oxidase I (CO1). Kochzius và Nuryanto (2008) đã nhận thấy cấu trúc di truyền rõ rệt của loài này và nó được phân tách bởi khoảng cách địa lý. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, sự di chuyển gen bị giới hạn giữa tất cả các vùng thu mẫu. Giá trị Phi quan sát (ST) = 0,28 là rất cao so với những nghiên cứu khác trên các loài trai tai tượng. Theo sự khác biệt di truyền, các vùng thu mẫu có thể được chia thành bốn nhóm từ tây sang đông: (i) đông Ấn Độ Dương, (ii) biển Java, (iii) biển Đông, trong các dòng chảy của Indonesia, cũng như các vùng biển phía đông của Sulawesi, và (iv) tây Thái Bình Dương [43].
Tiếp theo, Juinio-Menez và cộng sự (2003) đã nghiên cứu để so sánh sự đa dạng và mối quan hệ di truyền của T. crocea giữa các rạn san hô ở Palawan, Philippine. Trong đó có 2 – 5 quần thể được thu mẫu từ một trong bốn khu vực: Các rạn san hô thềm ở phía bắc Palawan, phía nam Palawan và các rạn san hô ngoài khơi, nhóm đảo Kalayaan (KIG) ở biển Đông và các vũng nông Tubbataha ở biển Sulu. Tỷ lệ dị hợp tử cao nhất trong quần thể T.crocea là từ Tubbataha ở biển Sulu. Tỷ lệ dị hợp tử ước tính thấp nhất là ở các rạn san hô của KIG ở khu vực biển Đông. Các rạn san hô Tubbataha ở biển Sulu có mối quan hệ di truyền với các quần thể từ các rạn phía nam của Palawan, trong khi các rạn san hô ở KIG có mối quan hệ di truyền cao hơn với các rạn san hô Palawan ở phía bắc. Mối quan hệ di truyền của T. crocea giữa các rạn san hô trong khu vực cho thấy tầm quan trọng của các nhân tố địa lý ở quy mô nhỏ có ảnh hưởng đến việc phục hồi quần thể trong cấu trúc di truyền các quần thể trên các đảo nhỏ và trên cả hệ thống rạn san hô ở Palawan [39].
Như vậy, cấu trúc và tính đa dạng di truyền của các quần thể trai tai tượng ở các vùng địa lý khác nhau đã được làm sáng tỏ phần nào. Các nghiên cứu này cũng giúp nâng cao hiểu biết về lịch sử tiến hóa, địa sinh học và phân loại các loài cận giống của trai tai tượng; từ đó góp phần tạo cơ sở cho việc bảo tồn nguồn gen quý hiếm của chúng nói riêng và bảo tồn đa dạng sinh học biển nói chung.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});