Giải Kết nối năng lực trang 17 Chuyên đề Công nghệ 12

Gợi ý trả lời

Kết nối năng lực – Tìm hiểu thêm về mã vạch DNA (DNA barcode) và ứng dụng của nó trong nghiên cứu khoa học và cuộc sống

Qua tìm hiểu từ internet, sách, báo khoa học, em tổng hợp được các nội dung chính sau đây:

a) Mã vạch DNA là gì?

- Mã vạch DNA (DNA barcode) là một đoạn DNA ngắn, có trình tự nucleotide đặc trưng, được chuẩn hoá và dùng làm "dấu hiệu nhận dạng" để phân biệt các loài sinh vật với nhau, tương tự như mã vạch (barcode) in trên hàng hoá dùng để nhận diện sản phẩm.
- Đoạn DNA được chọn làm mã vạch phải thoả mãn: có tính bảo tồn cao trong cùng một loài (sự khác biệt giữa các cá thể cùng loài rất nhỏ) nhưng lại khác biệt rõ rệt giữa các loài khác nhau; có kích thước đủ ngắn để dễ nhân bản (PCR) và giải trình tự.
- Mỗi nhóm sinh vật dùng một "vùng mã vạch" riêng:
+ Động vật: thường dùng một đoạn của gene *COI* (cytochrome c oxidase subunit I) trong DNA ti thể.
+ Thực vật: dùng các đoạn gene lục lạp như *rbcL*, *matK*.
+ Nấm: dùng vùng *ITS* (vùng đệm phiên mã trong).

b) Nguyên lí hoạt động (cách xác định loài bằng mã vạch DNA)

- Bước 1: Thu mẫu và tách chiết DNA từ mô của sinh vật.
- Bước 2: Dùng kĩ thuật PCR để nhân bản đoạn DNA mã vạch đặc trưng.
- Bước 3: Giải trình tự (sequencing) đoạn DNA đó.
- Bước 4: So sánh trình tự thu được với các trình tự chuẩn đã lưu trong ngân hàng dữ liệu mã vạch DNA (ví dụ hệ thống BOLD – Barcode of Life Data System, hoặc GenBank). Nếu trình tự trùng khớp với loài nào thì mẫu được xác định là loài đó.

c) Ứng dụng của mã vạch DNA trong nghiên cứu khoa học

- Định danh (xác định tên) loài một cách nhanh, chính xác, kể cả khi chỉ có một mảnh mô, trứng, ấu trùng hay mẫu vật đã bị hư hỏng mà không thể nhận dạng bằng hình thái.
- Phát hiện và mô tả các loài mới, loài ẩn (những loài giống nhau về hình thái nhưng khác nhau về di truyền).
- Nghiên cứu đa dạng sinh học, phân loại học và quan hệ tiến hoá giữa các loài.
- Giám sát, đánh giá hệ sinh thái; nghiên cứu chuỗi và lưới thức ăn (phân tích thức ăn trong dạ dày động vật dựa vào DNA).

d) Ứng dụng của mã vạch DNA trong cuộc sống

- Trong lâm nghiệp: nhận diện loài cây gỗ, xác định nguồn gốc gỗ nhằm chống khai thác và buôn bán gỗ bất hợp pháp; bảo tồn các loài cây quý hiếm.
- Trong bảo tồn: nhận diện các loài động, thực vật hoang dã quý hiếm, phát hiện và xử lí việc buôn bán trái phép động vật hoang dã (ví dụ xác định ngà voi, sừng tê giác, vảy tê tê,…).
- Trong quản lí an toàn và chất lượng thực phẩm: kiểm tra, phát hiện gian lận thương mại (ví dụ trà trộn, gắn nhãn sai loài cá, thịt, dược liệu); kiểm tra dược liệu đông y có đúng loài hay không.
- Trong y tế và kiểm dịch: nhận diện các loài côn trùng, kí sinh trùng, vi sinh vật gây bệnh, các loài sinh vật ngoại lai gây hại để kiểm soát dịch bệnh và bảo vệ cây trồng, vật nuôi.
- Trong nông nghiệp: nhận diện giống cây trồng, kiểm soát sâu bệnh hại.

Kết luận: Mã vạch DNA là một công cụ sinh học phân tử hiện đại, giúp định danh loài nhanh và chính xác dựa trên trình tự DNA đặc trưng. Nhờ đó, mã vạch DNA có vai trò quan trọng trong nghiên cứu đa dạng sinh học, phân loại, bảo tồn, chống khai thác – buôn bán sinh vật trái phép, bảo đảm an toàn thực phẩm và kiểm soát dịch bệnh trong đời sống.