Nơi cây hồ tiêu sinh trưởng: Lịch sử hậu băng hà

Cây tiêu hoang dại chỉ mọc ở miền tây nam Ấn Độ. Nguồn: Stephanie Kusma.

Các nhà nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu Rừng, Tuyết và Cảnh quan, Liên bang Thụy Sĩ, (WSL) đã tái dựng lịch sử phân bố của cây tiêu trong 21.000 năm qua trong một nghiên cứu quốc tế. Sử dụng phương pháp tiếp cận mới, họ phát hiện rằng loài cây này đã di cư quá chậm sau kỷ băng hà cuối cùng để có thể tận dụng toàn bộ vùng phân bố tiềm năng của nó. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Diversity and Distributions.

“Đi đến nơi hồ tiêu sinh trưởng!”- Ý nghĩa của câu nói Đức này rất rõ: Hãy đi thật xa. Nhưng xa đến mức nào? Ngày nay, điều đó có thể có nghĩa là Việt Nam, Brazil, Indonesia, Burkina Faso hoặc Ấn Độ. Tuy nhiên, dạng hoang dại của cây hồ tiêu chỉ xuất hiện ở dãy Western Ghats, dãy núi ở vùng tây nam Ấn Độ. Và chính từ Ấn Độ, hồ tiêu- loại hàng hóa quý giá và quan trọng-lần đầu tiên đến châu Âu vào thời Trung Cổ. Những ghi chép sớm nhất về nơi cây hồ tiêu mọc cũng có từ thời kỳ này.

Phương pháp tiếp cận mới

Loài cây leo này, có quả được dùng làm gia vị và được biết đến với tên khoa học Piper nigrum, sinh trưởng trong các khu rừng xanh quanh năm ở Western Ghats. Nhà sinh vật học Michael Nobis của WSL, cùng với các nhà nghiên cứu từ Ấn Độ và Nhật Bản, đã điều tra chi tiết sự thay đổi phân bố của nó từ đỉnh điểm của kỷ băng hà cuối cùng bằng phương pháp tiếp cận mới.

Một phần của nhóm nghiên cứu đã phân tích vật liệu di truyền của các cây hồ tiêu hoang dại trên toàn bộ vùng phân bố của chúng để tìm manh mối về cách loài này đã di cư theo thời gian. Chẳng hạn, sự đa dạng di truyền cao hơn cho thấy các khu vực được định cư sớm hơn.

Ban đầu, độc lập với dữ liệu di truyền quần thể này, Nobis đã tái dựng lịch sử phân bố của hồ tiêu bằng “KISSMig”, mô hình phân bố động mà ông phát triển. Mô hình này mô phỏng phân bố trước đây của hồ tiêu dựa trên sự xuất hiện hiện tại và sự thay đổi khí hậu kể từ kỷ băng hà cuối cùng. Tuy nhiên, kết quả thay đổi tùy thuộc vào tốc độ di cư giả định của loài trong mô hình và loại khí hậu mà các nhà nghiên cứu cho là phù hợp với nó.

Sau đó, các nhà nghiên cứu đã kết hợp hai phân tích: họ tích hợp dữ liệu di truyền quần thể vào phương pháp mô hình hóa phân bố của mình.“Điều này không hoàn toàn mới”, Nobis nói. “Nhưng chúng tôi thử nó lần đầu tiên với KISSMig, mô hình rất đơn giản. Nhờ sự đơn giản của nó, mô hình này chạy rất nhanh, cho phép các nhà nghiên cứu thực hiện rất nhiều mô phỏng khác nhau và chọn ra mô phỏng phù hợp nhất với dữ liệu di truyền. Việc tối ưu hóa này đã giảm đáng kể sự biến động trong giả định về tốc độ di cư và mức độ phù hợp khí hậu”.

Từ phía nam mở rộng về phía bắc

Sử dụng phương pháp kết hợp, các nhà nghiên cứu cho thấy rằng cây tiêu có khả năng đã phân bố rộng hơn nhiều sau kỷ băng hà so với ngày nay: Vào thời điểm đó, nó chiếm một vùng liên tục ở phía nam Western Ghats, bao gồm cả các khu vực ven biển. Ban đầu, nó không xuất hiện ở phía bắc của dãy núi, nơi khí hậu không phù hợp.

Khoảng 15.000 năm trước, khí hậu thay đổi đột ngột và vùng phân bố tiềm năng mở rộng nhanh chóng về phía bắc. Loài cây này cũng di chuyển theo. Tuy nhiên, nó không thể chiếm toàn bộ khu vực phù hợp-vùng phân bố thực tế bị tụt lại phía sau vùng phân bố tiềm năng. “Rõ ràng, sự thay đổi khí hậu khi đó diễn ra nhanh hơn tốc độ di cư của cây tiêu”, Nobis giải thích. Trong 5.000 năm qua, quần thể này cuối cùng đã tách thành nhiều quần thể nhỏ hơn, hiện vẫn sinh sống ở Western Ghats ngày nay.

Tốt hơn ở mô hình phân bố kết hợp

“Mô hình phân bố có tích hợp dữ liệu di truyền cho kết quả đáng tin cậy hơn nhiều so với mô hình không tích hợp”, Nobis cho biết. Tuy nhiên, khi cả hai phương pháp được thực hiện riêng biệt và chỉ so sánh kết quả cuối cùng, chúng thường không trùng khớp tốt với nhau.

Nhóm nghiên cứu chọn cây tiêu vì dữ liệu di truyền từ toàn bộ vùng phân bố đã có sẵn, và vì có thể kỳ vọng lịch sử phân bố tương đối đơn giản. Sau lần thử nghiệm thành công này, các nhà nghiên cứu hiện có kế hoạch nghiên cứu các loài khác ở châu Âu và Thụy Sĩ bằng phương pháp này. Phương pháp cải tiến có thể cung cấp thông tin quan trọng: Tốc độ di cư trước đây của loài có thể được dùng để dự đoán tốt hơn tác động của biến đổi khí hậu trong tương lai. Những tái dựng như vậy cũng cho thấy các khu vực được định cư lâu dài, thường có mức độ đa dạng di truyền cao. Ví dụ, các nhà nghiên cứu đã xác định những khu vực có khả năng đóng vai trò là nguồn dự trữ di truyền cho loài cây gia vị quan trọng này.

Nguyễn Tiến Hải theo Phys.org