Hồi sinh thành công vi khuẩn cổ đại dưới đáy đại dương
Tài nguyên và phát triển - Ngày đăng : 10:30, 30/07/2020
Các nhà khoa học vừa công bố phát hiện này trong nghiên cứu được đăng trên tạp chí Nature Communications. Nghiên cứu này đã chứng tỏ khả năng sinh tồn đáng nể của một số loài nguyên thủy nhất Trái Đất. Chúng có thể tồn tại hàng chục triệu năm mà không có oxy hay thức ăn và sau đó sống lại trong phòng thí nghiệm.
Nhóm nghiên cứu đến từ Cơ quan Khoa học và Công nghệ Trái Đất – Đại dương Nhật Bản (JAMSTEC), Trường Hải dương học URI, Viện Khoa học và Công nghệ Công nghiệp Cao cấp, Đại học Kochi và tổ chức Marine Works Japan, lấy mẫu trầm tích hơn 100 triệu năm trước dưới đáy biển Nam Thái Bình Dương cách đây hàng chục năm trong chuyến thám hiểm dòng hải lưu xoay chiều South Pacific Gyre, nơi có ít dưỡng chất nhất để cung cấp cho mạng lưới thức ăn ở biển.
“Băn khoăn chính của chúng tôi là liệu sự sống có thể tồn tại ở môi trường hạn chế về dưỡng chất không hay đây là vùng không có sự sống”, trưởng nhóm nghiên cứu Yuki Morono, nhà khoa học ở JAMSTEC, cho biết. “Và chúng tôi muốn biết các vi sinh vật có thể duy trì sự sống bao lâu trong điều kiện gần như không có thức ăn”.
Bởi vì trung tâm của Nam Thái Bình Dương là địa điểm trên Trái đất xa nhất so với tất cả các vùng đất liền và đại dương nên nó còn được gọi là “cực đại dương không thể tiếp cận” và được coi là “sa mạc đại dương” lớn nhất Trái đất.
Đây không phải là nơi mà hầu hết sự sống sẽ phát triển mạnh, mặc dù các vi khuẩn dưới đáy biển được biết là có mặt ở các địa điểm Nam Thái Bình Dương. Tuy nhiên, may mắn thay cho các vi khuẩn, dân số của chúng không bị giới hạn bởi sự có sẵn của nitơ và sắt hoặc các chất dinh dưỡng vô cơ chính hòa tan cần thiết cho sự phát triển của các sinh vật sống.
Các vi sinh vật trong trầm tích cổ đại vẫn có thể sống lại, ăn và sinh sản trong phòng thí nghiệm
Cho đến nay, không có nhiều bằng chứng cho thấy các vi khuẩn đặc biệt này hoạt động như thế nào và tình trạng sống sót của chúng trong môi trường khan hiếm thực phẩm như vậy. Trước khi một tế bào có thể phát triển, phân chia thành nhiều tế bào hơn hoặc theo kịp năng lượng cần thiết để hoàn thành các chức năng trao đổi chất cơ bản, nó phải tiêu thụ và sử dụng carbon, vì vậy, các nhà nghiên cứu đã tìm kiếm các mẫu trầm tích từ khoảng 3,7km đến gần 6km dưới mực nước biển, trong một cuộc thám hiểm vào năm 2010.
Trầm tích đã được lắng đọng trong khoảng thời gian từ 13 triệu đến 101,5 triệu năm trước và nó chứa một lượng nhỏ carbon cùng các vật liệu hữu cơ khác.
Ở đáy biển, có nhiều lớp trầm tích, bao gồm tuyết biển (mảnh vụn hữu cơ rơi xuống từ mặt biển), bụi và các hạt do gió và dòng hải lưu đưa đến. Những dạng sống nhỏ như vi sinh vật có thể bị giữ trong trầm tích.
Trên tàu nghiên cứu JOIDES Resolution, Morono và cộng sự khoan nhiều lõi trầm tích ở độ sâu 100 m dưới đáy biển và cách mặt biển gần 6.000 m. Nhóm nghiên cứu phát hiện oxy tồn tại ở mọi lõi, hé lộ nếu trầm tích tích tụ chậm rãi trên đáy biển ở tốc độ 1 – 2 mét sau một triệu năm, oxy sẽ xâm nhập xuyên qua đáy biển. Điều kiện này cho phép những tổ chức vi sinh vật ưa khí tồn tại hàng triệu năm.
Sau khi tinh chỉnh quy trình thí nghiệm, nhóm nghiên cứu ấp mẫu vật để vi sinh vật phát triển. Kết quả cho thấy vi sinh vật trong trầm tích sống sót sau thời gian dài không hoạt động, tiếp tục phát triển và nhân lên. Phát hiện khiến Morono vô cùng kinh ngạc. “Lúc đầu tôi vẫn còn hoài nghi, nhưng sau đó chúng tôi nhận thấy 99,1% vi khuẩn ở trầm tích lắng đọng cách đây 101,5 triệu năm vẫn còn sống và sẵn sàng ăn”, Morono nói.
Các nhà nghiên cứu hy vọng có thể áp dụng phương pháp tương tự để trả lời những câu hỏi khác về quá khứ địa chất. Theo Morono, cuộc sống của vi khuẩn ở dưới đáy biển diễn ra rất chậm so với vi khuẩn ở trên mặt nước, do đó tốc độ tiến hóa của chúng cũng chậm hơn. “Chúng tôi muốn tìm hiểu những loài vi sinh vật cổ đại này tiến hóa như thế nào. Nghiên cứu cũng chỉ ra vùng bên dưới đáy biển là nơi hoàn hảo để khám phá giới hạn của sự sống trên Trái Đất”, Morono chia sẻ.
Ngọc Ánh (t/h)