BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG
 TRẦN MẠNH HÙNG XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU
VỀ ĐA DẠNG SINH HỌC RẠN SAN HÔ Ở KHU
BẢO TỒN BIỂN HÒN MUN, VỊNH NHA TRANG Chuyên ngành: Công nghệ sinh học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS. PHẠM THU THỦY
NHA TRANG - NĂM 2010

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………………………….…… 1
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU…………………………………………… …. 3

2.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26
2.2.1 Thu thập dữ liệu 26
2.2.2 Xử lý dữ liệu 26
2.2.3 Thiết kế và quản lý website 27
CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28
3.1 GIỚI THIỆU 30
3.2 RẠN SAN HÔ 31
3.3 CÁC QUẦN XÃ RẠN SAN HÔ 32
3.4 ĐA DẠNG LOÀI 33
3.5 SAN HÔ 35
3.6 SƠ ĐỒ PHÂN LOẠI SAN HÔ 36
3.7 QUẢN LÝ VÀ BẢO TỒN 36
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 38
TÀI LIỆU THAM KHẢO 40
PHỤ LỤC 42
1

LỜI NÓI ĐẦU
Khu bảo tồn biển Hòn Mun được ra đời vào năm 2001 nhằm mục đích bảo tồn một
mô hình điển hình về đa dạng sinh học biển có tầm quan trọng quốc tế đang bị đe dọa và
đạt được mục tiêu giúp các cộng đồng dân cư tại các đảo nâng cao đời sống và cộng tác
với các bên liên quan khác để bảo vệ và quản lý có hiệu quả đa dạng sinh học biển Hòn
Mun, tạo nên một mô hình hợp tác quản lý cho các khu bảo tồn biển của Việt Nam.
Khu bảo tồn biển Hòn Mun thành lập sẽ giúp cho môi trường sống của con người
cũng như môi trường sinh thái biển tại Vịnh Nha Trang được bảo vệ. Tuy nhiên, việc
tuyên truyền, phổ biến về dự án khu bảo tồn tới người dân xung quanh đã được tiến hành
nhưng vẫn chưa thật sự phổ biến rộng rãi tới mọi người do việc thiếu thốn về mặt cơ sở

Một thuật ngữ thường được dùng thay thế cho tin sinh học là Sinh học tính toán
(Computational biology). Tuy nhiên, tin sinh học thiên về việc phát triển các giải thuật, lý
thuyết và các kĩ thuật thống kê và tính toán để giải quyết các bài toán bắt nguồn từ nhu
cầu quản lí và phân tích dữ liệu sinh học. Trong khi đó, sinh học tính toán thiên về kiểm
định các giả thuyết được đặt ra của một vấn đề trong sinh học nhờ máy tính thực hiện
trên dữ liệu mô phỏng, với mục đích chính là phát hiện và nâng cao tri thức về sinh học
(ví dụ: dự đoán mối quan hệ tương tác giữa các protein, dự đoán cấu trúc bậc 2 của phân
tử protein, v.v.).

Tin sinh học
3

Là một lĩnh vực khá đặc biệt trong công nghệ sinh học và sinh học hiện đại, tin
sinh học cũng cần có những công cụ riêng phục vụ cho nhu cầu và sự phát triển của nó.
Những công cụ cơ bản có thể bao gồm:
- Máy tính.
- Các thuật toán: thống kê các số liệu thô, sự xắp xếp của mã trình tự.
- Các công cụ, phần mềm (software).
- Internet.
Một trong các công cụ dùng trong sinh học tính toán nổi tiếng nhất là BLAST, một
giải thuật để tìm kiếm những trình tự nucleic acid hoặc protein tương đồng lưu trữ trên
các cơ sở dữ liệu. Ba nguồn cơ sở dữ liệu công cộng lớn nhất về trình tự DNA và protein
(thường được gọi là ngân hàng gene (ngân hàng cơ sở dữ liệu gene) là NCBI, EMBL và
DDBJ.
Các ngôn ngữ lập trình của máy tính như Perl và Python thường được dùng để giao
tiếp và ly trích dữ liệu từ các ngân hàng cơ sở dữ liệu sinh học thông qua những chương
trình tin sinh học. Cộng đồng những lập trình viên tin sinh học đã triển khai nhiều dự án

Ngày nay, các chương trình máy tính được sử dụng để giúp tìm các trình tự tương
đồng trong bản đồ gen (genome) của hàng loạt sinh vật, với số lượng nucleotide trong
trình tự lên đến hàng tỉ. Những chương trình này có thể tìm kiếm những trình tự DNA
không giống nhau hoàn toàn do các đột biến nucleotide (thay thế, mất hay thêm các gốc
base). Những giải thuật bắt cặp trình tự cũng được áp dụng ngay cả trong quá trình xác
định trình tự DNA, là kỹ thuật xác định trình tự đoạn nhỏ (kỹ thuật này đã được công ty
Celera Genomics sử dụng để xác định trình tự genome của vi khuẩn Haemophilus
influenzae). Kỹ thuật xác định trình tự hiện nay không thể tiến hành với cả đoạn trình tự
DNA lớn (cỡ vài chục nghìn nucleotide trở lên) nên người ta sử dụng xác định trình tự
nhỏ để giải mã hàng nghìn đoạn trình tự với kích thước khoảng 600 - 800 nucleotide. Sau
đó, những đoạn trình tự nhỏ này sẽ được sắp xếp thứ tự và nối lại với nhau (thông qua
việc bắt cặp trình tự ở những đầu gối lên nhau) tạo thành một trình tự genome hoàn chỉnh.
Kỹ thuật xác định trình tự đoạn nhỏ tạo ra chuỗi dữ liệu một cách nhanh chóng,
nhưng nhiệm vụ sắp xếp lại các mảnh DNA có thể là khá phức tạp cho các genome lớn.
Trong trường hợp dự án bản đồ gen người, các nhà tin sinh học phải mất cả hàng tháng
đồng thời sử dụng hàng loạt siêu máy tính (các máy DEC Alpha ra đời năm 2000) để sắp
5

xếp đúng trình tự ngắn lại. Xác định trình tự đoạn nhỏ là kỹ thuật ưu tiên sử dụng trong
hầu hết các dự án giải mã genome hiện nay và giải thuật lắp ráp genome - một trong
những lĩnh vực nóng của tin sinh học.
Một khía cạnh khác của tin sinh học trong việc phân tích trình tự là việc tìm kiếm
tự động các gen và những trình tự điều khiển bên trong một genome. Không phải là tất cả
nucleotides bên trong một genome đều là gen. Phần lớn các DNA bên trong genome của
các sinh vật bậc cao là các đoạn DNA không phục vụ cho một nhiệm vụ cụ thể nào (hoặc
do khoa học hiện nay chưa nhận ra) được gọi là những đoạn DNA rác. Tin sinh học còn
giúp kết nối dữ liệu giữa các dự án genomics và proteomics, ví dụ việc sử dụng trình tự
DNA để nhận dạng protein.
1.1.2.3 Dự đoán cấu trúc protein
Dự đoán cấu trúc là một ứng dụng quan trọng nữa của tin sinh học. Có thể dễ dàng

Thông tin chứa trong các cơ sở dữ liệu sinh học bao gồm các chức năng của gene,
cơ cấu, nội địa hóa (cả di động và các nhiễm sắc thể), các hiệu ứng lâm sàng của đột biến
cũng như tương tác giữa các chuỗi sinh học và các kiểu cấu trúc.
Cơ sở dữ liệu sinh học trở thành một công cụ quan trọng trong việc hỗ trợ các nhà
khoa học tìm hiểu và khám phá những hiện tượng sinh học của vật chủ: từ cấu trúc của
các phân tử sinh học và sự tương tác giữa chúng đến toàn bộ quá trính biến dưỡng của
sinh vật và hiều biết về sự tiến hóa của các loài. Kiến thức này giúp con người dễ dàng
hơn trong cuộc cuộc chiến chống bệnh tật, hỗ trợ việc phát triển thuốc dược liệu và trong
việc khám phá mối quan hệ giữa các loài trong lịch sử tiến hóa.
Tính đến năm 2004, đã có khoảng 500 cơ sở dữ liệu sinh học công cộng và thương
mại. Những cơ sở dữ liệu này thường lưu trữ dữ liệu bộ gene và protein, nhưng chúng
cũng sử dụng phân loại học. Thông tin của chúng là trình tự nucleotide của gene hoặc
trình tự amino acid của protein. Ngoài ra chúng còn chứa thông tin về chức năng, cấu
trúc, vị trí trên nhiễm sắc thể hay những tác động lâm sàng của các đột biến cũng như sự
tương tự của các trình tự sinh học được tìm thấy.
Tuy nhiên, những tri thức sinh học của cơ sở dữ liệu thường được phân thành
nhiều cơ sở dữ liệu chuyên biệt (cục bộ) khác nhau. Điều này tạo ra những khó khăn cho
việc đảm bảo tính thống nhất thông tin sinh học, trong một số trường hợp dẫn đến làm
giảm chất lượng thông tin.
7

Hầu hết những thông tin về những cơ sở dữ liệu sinh học được phát hành đều được
đăng tải (hàng năm) trong mục “Cơ sở dữ liệu phát hành của NAR”. Chúng sắp xếp các
thư mục cơ sở dữ liệu trực tuyến liên quan đến tin sinh học và được dùng miễn phí.

1.2 PHÂN LOẠI CÁC CƠ SỞ DỮ LIỆU SINH HỌC
1.2.1 CƠ SỞ DỮ LIỆU VỀ PHÂN TỬ SINH HỌC

http://www.expasy.org/sprot/.
b. UCSC Genome Bioinformatics Genome Browser and Tools (UCSC):
http://genome.ucsc.edu/.
c. Ensembl Genome Browser (Sanger Institute and EBI): http://-
www.ensembl.org/index.html.
d. PEDANT Protein Extraction, Description and ANalysis Tool
(Forschungszentrum f. Umwelt & Gesundheit): http://pedant.gsf.de/.
e. PROSITE Database of Protein Families and Domains: http://-
www.expasy.org/prosite/.
f. DIP Database of Interacting Proteins (University of California):
http://dip.doe-mbi.ucla.edu/dip/Main.cgi.
g. Pfam Protein families database of alignments and HMMs (Sanger Institute):
http://www.sanger.ac.uk/resources/software/.
Đây là những trang cơ sở dữ liệu toàn diện về các trình tự nucleotide – amino acid,
được lấy từ các tài liệu khác nhau, cung cấp các chú giải ở mức cao về mỗi trình tự
nucleotide – amino acid của mỗi protein, qua đó chúng ta có thể biết được cấu trúc của
protein, chức năng của protein… Hiện nay, các cơ sở dữ liệu này chứa khoảng 140.000
trình tự nucleotide – amino acid cảu hơn 8.000 loài sinh vật khác nhau.
1.2.1.3 Cơ sở dữ liệu về cấu trúc sinh học
a. PDB Protein Data Bank (Research Collaboratory for Structural
Bioinformatics (RCSB)): http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do.
b. SCOP Structural Classification of Proteins: http://scop.mrc-lmb.cam.ac.uk.
c. SWISS-MODEL Server and Repository for Protein Structure Models:
http://swissmodel.expasy.org/.
d. ModBase Database of Comparative Protein Structure Models (Sali Lab,
UCSF): http://modbase.compbio.ucsf.edu/modbase-cgi/index.cgi.
10

Các website trên được tập hợp thông tin từ những nguồn khác nhau và thường tạo
ra nhiều tiện ích mới thuận tiện cho người dung trong việc tìm hiểu về cấu trúc của một

Hình 4: Giao diện trang chủ của euGenes (Univ. of Indiana)
12

1.3.1 CƠ SỞ DỮ LIỆU CỦA MỘT SỐ KHU BẢO TỒN TRÊN THẾ GIỚI
1.3.1.1 Khu bảo tồn tự nhiên Srebarna
Khu bảo tồn tự nhiên Srebarna là khu bảo tồn động và thực vật nằm ở phía đông
bắc Bulgaria (Nam Dobruja), gần làng Srebarna, cách tỉnh Silistra 18km về phía tây và
cách sông Danube 2km về phía nam. Khu bảo tồn này gồm 1 hồ Srebarna cùng khu vực
bao quanh hồ, nằm trên đoạn đường Via Pontica (đường thời La mã cổ), và cũng là chặng
đường của các chim di trú giữa châu Âu và châu Phi.
Khu bảo tồn Srebarna có diện tích 6 km² và 1 khu trái rộng 5.4 km². Hồ có chiều
sâu từ 1m tới 3m. Trong khu bảo tồn cũng có 1 nhà bảo tàng, nơi sưu tập các (xác) loài
động vật tiêu biểu của khu bảo tồn được nhồi (để trưng bày).
Hồ Srebarna có nhiều loài thực vật sống dưới nước, như cây sậy (Phragmites) sống
chung quanh và trong lòng hồ. Khu bảo tồn này có khoảng 139 loài cây, trong đó 11 loài
có nguy cơ bị tuyệt chủng (nếu sống ngoài khu bảo tồn).
Hình 5: Trang chủ Khu bảo tồn tự nhiên Srebarna
13

Khu bảo tồn này có 1 hệ động vật khá đa dạng, gồm 39 loài có vú, 21 loài bò sát và
lưỡng cư, 10 loài cá và 179 loài chim làm tổ trong khu bảo tồn, trong đó có chim bồ nông
lông đầu quăn (Pelecanus crispus), thiên nga có mấu (Cygnus olor), ngỗng xám (Anser
anser), vịt, chim diều mướp (Circus aeruginosus), chim sơn ca cổ xanh (Luscinia
svecica), chim sẻ ngô (Paridae), con diệc (Ardeidae), chim cốc (Phalacrocoracidae) vv

nhiên, khu rừng đặc dụng nằm trên địa phận ranh giới 3 khu vực Tây Bắc, đồng bằng
sông Hồng và Bắc Trung Bộ thuộc ba tỉnh: Ninh Bình, Hòa Bình, Thanh Hóa. Vườn quốc
gia này có hệ động thực vật phong phú đa dạng mang đặc trưng rừng mưa nhiệt đới.
Nhiều loài động thực vật có nguy cơ tuyệt chủng cao được phát hiện và bảo tồn tại đây.
Đây cũng là vườn quốc gia đầu tiên tại Việt Nam.
Cúc Phương nằm ở phía đông nam của dãy núi Tam Điệp, một dãy núi đá vôi chạy
từ tỉnh Sơn La ở hướng tây bắc. Dải núi đá vôi này với ưu thế là kiểu karst tự nhiên, hình
thành trong lòng đại dương cách đây khoảng 200 triệu năm. Dãy núi này nhô lên đến độ
cao 636m tạo thành một nét địa hình nổi bật giữa một vùng đồng bằng. Rừng Cúc Phương
còn đóng vai trò bảo vệ đầu nguồn hồ chứa nước Yên Quang - hồ cung cấp nước cho sinh
hoạt và sản xuất nông nghiệp các vùng lân cận.
Cúc Phương có hệ thực vật phong phú. Hiện nay, các nhà khoa học đã thống kê
được gần 2.000 loài thực vật có mạch thuộc 887 chi trong 221 họ thực vật. Các họ giàu
loài nhất trong hệ thực vật Cúc Phương là các họ Đại kích, Hòa thảo, Đậu, Thiến thảo,
Cúc, Dâu tằm, Nguyệt quế, Cói, Lan và Ô rô. Khu hệ thực vật ở Cúc Phương là tập hợp
yếu tố địa lý thực vật bao gồm Trung Quốc-Himalaya, Ấn Độ-Myanma và Malesia. Đến
15

nay, đã có 3 loài thực vật có mạch đặc hữu được xác định cho hệ thực vật Cúc Phương là
hồ trăn Cúc Phương, mua Cúc Phương và cui Cúc Phương. Vườn quốc gia Cúc Phương
cũng được xác định là 1 trong 7 trung tâm đa dạng thực vật của Việt Nam.

Cúc Phương có hệ sinh thái khá phong phú và đa dạng, gồm 97 loài thú (trong đó
nổi bật nhất là các loài khỉ châu Á), 300 loài chim, 76 loài bò sát, 46 loài lưỡng cư, 11
loài cá và hàng ngàn loài côn trùng. Nhiều loài nằm trong sách đỏ Việt Nam.
Cúc Phương là nơi sinh sống của một số quần thể thú quan trọng về mặt bảo tồn, trong đó
có loài linh trưởng đang bị đe dọa tuyệt chủng trên toàn cầu, ở mức đe dọa cực kỳ nguy

1.4.1.1 Rạn san hô Great Barrier
Rạn san hô Great Barrier là hệ thống đá ngầm san hô lớn nhất thế giới, bao gồm
khoảng chừng 3.000 tảng đá ngầm riêng rẽ và 900 hòn đảo, kéo dài khoảng 2.600km, bao
phủ một vùng có diện tích xấp xỉ 344.400 km
2
. Phần đá ngầm nằm ở khu vực biển San
Hô, cách bờ biển Queensland về hướng đông bắc Úc. Một phần lớn đá ngầm được bảo vệ
bởi công viên hải dương rạn san hô Great Barrier.

Hình 9: Trang chủ Khu bảo tồn Great Barrier
18

Rạn san hô Great Barrier có thể được nhìn thấy từ ngoài không gian và có khi được
quy cho là đơn thể lớn nhất thế giới. Trong thực tế, nó được hình thành từ hàng triệu sinh
vật nhỏ, là những polyp san hô. Rạn san hô Great Barrier cũng được công nhận là Di sản
thiên nhiên thế giới vào năm 198. Đài CNN đã gọi nó là một trong bảy kỳ quan thiên
nhiên của thế giới. Tổ chức Tín Quốc Queensland coi nó là biểu tượng của bang
Queensland.
Đây là một khu vực đa dạng về sinh học, bao gồm cả nhiều loài đang lâm nguy và
đang gặp nguy hiểm. 30 loài cá voi, cá heo đã được ghi nhận tại rạn san hô Great Barrier,
kể cả loài cá voi Dwarf Minke, cá heo Indo-Pacific Humpback, và cá voi Humpback. Một
lượng lớn dân số cá nược cũng sinh sống ở đây. Sáu loài rùa biển đã đến rạn san hô để
gây giống, như: Green, Leatherback, Hawksbill, Loggerhead, Flatback, và Olive Ridley.
Trên 200 loài chim (bao gồm cả 40 loài chim nước) sống trên vùng trời của rạn san
hô Great Barrier, kể cả loài đại bàng biển bụng trắng và chim nhạn hồng. 5000 loài động
vật thân mềm cũng đã được ghi nhận, có cả loài trai khổng lồ, nhiều loài Nudibranch và
ốc sên vỏ hình nón. 17 loài rắn biển. Hơn 1500 loài cá, có cả Clownfish, Red Bass, Red-

thành tuyến đường di trú.
1.4.2 CÁC KHU BẢO TỒN BIỂN TRONG NƢỚC
1.4.2.1 Khu bảo tồn biển Phú Quốc

Hình 10: Trang chủ khu bảo tồn biển Phú Quốc
20

Khu bảo tồn biển Phú Quốc thuộc huyện đảo Phú Quốc thuộc tỉnh Kiên Giang.
Nới đây được đặc trưng bởi tính đa dạng sinh học biển khá cao các rạn san hô, thảm cỏ
biển trong tình trạng tương đối tốt. Vùng đảo này là nơi phân bố và sinh sống của hàng
loạt các nhóm loài thuỷ sinh vật khác nhau bao gồm san hô, cá rạn, các loài cá di cư, thân
mềm, giáp xác, da gai và thú biển….
Kết quả từ các cuộc điều tra được tiến hành tới thời điểm này đã xác định được
trong vùng biển Phú Quốc có 108 loài san hô thuộc cả hai nhóm san hô cứng và san hô
mềm, 135 loài cá rạn san hô, 3 loài cá di cư (bao gồm Atule kalla, Rastrelliger kanagurta
và Scomberomorus commersonii), 132 loài thân mềm lớn sinh sống trong rạn san hô, 9
loài giáp xác, 32 loài da gai và 6 loài thú biển sinh sống và kiếm ăn. Nguồn lợi cá mú
trong vùng An Thới được xác định là đa dạng nhất về cả thành phần loài lẫn số lượng cá
thể trong loài so với bất kỳ một vùng biển nào dọc theo bờ biển của Việt Nam. Vùng quần
đảo An Thới có giá trị đặc biệt, là nơi sinh sống và kiếm ăn của nhiều loài cá vãng lai,
những loài cá chỉ sinh sống tại vùng biển An Thới một giai đoạn ngắn trong vòng đời của
chúng. Trong số những loài cá này, có rất nhiều loài có giá trị kinh tế cao. Thảm cỏ biển
trên 12.000 ha, lớn nhất cả nước; Đặc biệt còn có loài bò biển (Dugong) quý hiếm trong
danh mục các loài có nguy cơ tiệt chủng cần được bảo vệ sinh sống.
1.4.2.2 Một số khu bảo tồn biển khác
- Khu bảo tồn biển Cù lao Chàm thuộc cụm đảo Cù Lao Chàm, xã đảo Tân Hiệp,
thành phố Hội An, tỉnh Quảng Nam, nằm cách bờ biển Cửa Đại 15 km và đã được

Khánh Hòa và Tổ chức Bảo tồn Thiên nhiên thế giới phối hợp thực hiện. Khu vực bảo tồn
này có diện tíhc khoảng 160 km
2
bao gồm 38 km
2
mặt đất và 122 km
2
mặt nước biển.
Theo mục đích thành lập đã được ghi trong dự án thì khu bảo tồn này nhằm “Bảo tồn một
mô hình điển hình về đa dạng sinh học biển có tầm quan trọng quốc tế và đang bị đe
dọa” và đạt được mục tiêu giúp các cộng đồng dân cư tại các đảo nâng cao đời sống và
cộng tác với các bên liên quan khác để bảo vệ và quản lý có hiệu quả đa dạng sinh học
biển Hòn Mun, tạo nên một mô hình hợp tác quản lý cho các khu bảo tồn biển của Việt
Nam.
Hệ sinh biển ở đây khá phong phú, đặc biệt ở đây có 350 loài san hô với nhiều màu
sắc: xanh, đỏ, vàng, trắng….ở độ sâu trung bình 10m trên tổng số 800 loài san hô cứng
trên thế giới. Các hang đá của khu bảo tồn này là nơi làm tổ của các loại chim yến. Tại
22

khu vực bảo tồn có nhiều đảo, dưới chân các đảo chìm dưới biển là các hang động biển kỳ
ảo, thuận lợi cho du lịch lặn và nghiên cứu biển.
Website http://www.nhatrangbaympa.vnn.vn/ là website chủ của Khu bảo tồn biển
Hòn Mun. Nơi đây lưu trữ các báo cáo điều tra, khảo sát về đa dạng sinh học của Khu bảo
tồn biển Hòn Mun từ năm 2002 đến năm 2005 trong dự án thí điểm “Xây dựng khu bảo
tồn biển Hòn Mun – Vịnh Nha Trang”. Tuy nhiên các tài liệu về đa dạng sinh học san hô
ở Khu bảo tồn biển Hòn Mun ở định dạng .pdf nên không thuận lợi cho việc theo dõi
thông tin và tra cứu thông tin. Do đó, việc “Xây dựng cơ sở dữ liệu về đa dạng sinh học
rạn san hô ở Khu bảo tồn biển Hòn Mun, Vịnh Nha Trang” là thực sự cần thiết, giúp
mọi người có thể theo dõi và tra cứu thông tin một cách thuận tiện, nhất là trong thế kỷ
công nghệ thông tin như hiện nay.