Phát hiện điều kỳ lạ ở đáy hố thẳm sâu nhất Trái đất
Thiên nhiên - Môi trường - Ngày đăng : 11:30, 26/07/2021
Ảnh hiển vi điện tử của một mimivirus. Ảnh: Handout
Theo SCMP, nhiều huyền thoại về các sinh vật biển khổng lồ sống ở đáy sâu đại dương dần dần bị lật tẩy vì các thách thức dành cho dạng sống phức tạp ở nơi sâu nhất đại dương là vô cùng lớn.
Tuy nhiên, một nhóm nghiên cứu tại Thượng Hải, Trung Quốc đã phát hiện nhiều loài virus, bao gồm cả họ virus mimivirus (virus bắt chước), trong lớp trầm tích lấy từ độ sâu gần 11.000 mét ở Vực thẳm Challenger - điểm sâu nhất trên Trái Đất ở khu vực Thái Bình Dương, ở cuối phía nam rãnh Mariana.
Những nỗ lực trước đây để lấy mẫu virus từ Vực thẳm Challenger thất bại vì những khó khăn về kỹ thuật. Tuy nhiên, cách đây 5 năm, một tàu Trung Quốc đã thu về các mẫu vật có đủ chất liệu để nhóm nghiên cứu ở Thượng Hải thu được trình tự bộ gene của 15 loại virus khác nhau và hơn 100 loại vi sinh vật khác.
Dù không thể hồi sinh bất kỳ chủng virus nào, các nhà nghiên cứu đã nuôi cấy được hơn 2.000 chủng vi sinh vật trong môi trường phòng thí nghiệm áp suất cao, theo báo cáo nghiên cứu xuất bản trên tạp chí Genome Biology trong tháng này.
"Cấu trúc sinh quyển đầy đủ và việc thăm dò chức năng của cộng đồng vi sinh vật ở Vực thẳm Challenger của rãnh Mariana - nơi sâu nhất thế giới - giành được ít sự chú ý hơn so với các vùng biển khác", Li Xuan, giáo sư tại Viện sinh lý thực vật và sinh thái học thuộc Học viện Khoa học Trung Quốc, viết.
Ông Li nói thêm: "Ngoài áp suất thủy tĩnh (áp suất được tạo ra từ chất lỏng đứng yên) tăng cao, môi trường tại rãnh Mariana còn có đặc điểm là nhiệt độ gần như đóng băng, hoàn toàn tối tăm, nghèo dinh dưỡng và cô lập về địa hình".
Mimivirus, chiếm hơn 4% tổng số virus thu được ở các mẫu trầm tích dưới biển, ban đầu bị nhầm với vi khuẩn khi các nhà khoa học lần đầu tiên nhìn thấy chúng trong một đợt lây lan viêm phổi năm 1992. Với các sợi lông và chiều ngang lên tới 700 nanomet, họ virus này đôi khi có thể nhìn thấy bằng mắt thường.
Tuy nhiên, Li và các đồng nghiệp của ông không thể nhìn thấy trực tiếp mimivirus trong các mẫu được lấy ở Vực thẳm Challenger vì họ virus này chỉ chiếm một lượng rất nhỏ. Nhưng các nhà khoa học Trung Quốc đã có những kiến thức nhất định về họ virus bất thường và ít được biết tới này.
Các nhà khoa học đã chú ý tới mimivirus kể từ khi họ virus này được nhận diện, không chỉ bởi kích thước to lớn bất thường của chúng mà còn bởi bộ gene phức tạp với hơn 1,2 triệu cặp base - đơn vị tạo thành những khối cấu trúc của đường xoắn kép ADN - nhiều hơn bất kỳ loại virus nào. Ví dụ, so với virus SARS-CoV-2, trình tự bộ gene của mimivirus dài hơn gấp 40 lần.
Trong một số thí nghiệm, mimivirus có thể gây tổn thương mô ở động vật có vú, nhưng cho đến nay vẫn chưa có bằng chứng nào cho thấy chúng gây hại trực tiếp cho con người.
Virus là một trong những dạng sống ký sinh đơn giản nhất, phụ thuộc vào vật chủ để thực hiện các hoạt động thiết yếu như sinh sản và chuyển hóa protein.
Tuy nhiên, ở mimivirus, các nhà nghiên cứu phát hiện một số gene liên quan tới các hoạt động sinh sản và chuyển hóa protein - loại gene trước đây chỉ được tìm thấy trong các dạng sống độc lập như vi khuẩn hay động vật đơn bào.
Một số nhà khoa học suy đoán rằng, giống như nhiều loại ký sinh trùng khác, mimivirus trải qua quá trình "tiến hóa ngược", từ vi khuẩn thành virus. Nhưng nguyên nhân họ virus này vẫn giữ được nhiều chức năng sinh sản trong gene vẫn chưa được giải đáp.
Li và các đồng nghiệp tại Thượng Hải tin rằng, các gene tưởng như vô dụng này có thể đóng một vai trò quan trọng trong cuộc chiến sinh tồn ở độ sâu lớn.
Trong khi các ký sinh trùng thường sống nhờ vật chủ, điều này có thể bị thay đổi trong môi trường khắc nghiệt, nhóm nghiên cứu ở Thượng Hải nhận định.
Các phân tích di truyền cho thấy, virus khổng lồ mimivirus có thể sử dụng các gene sinh sản để giúp vật chủ (nấm hay động vật đơn bào) bằng cách đẩy nhanh quá trình phân hủy lượng carbohydrate nạp vào, theo các nhà nghiên cứu.
Việc trao đổi chất và tăng trưởng nhanh hơn giúp vật chủ và virus có lợi thế cạnh tranh ở Vực thẳm Challenger - nơi ngập tràn bóng tối, nghèo chất dinh dưỡng và đầy rẫy sự cạnh tranh khốc liệt để tồn tại.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cho biết, mối quan hệ giữa vật chủ và virus nói trên chỉ là lý thuyết vì họ không thể hồi sinh virus từ các mẫu thu được ở Vực thẳm Challenger.
Việc có được thông tin di truyền về các sinh vật sống trong môi trường khắc nghiệt có thể giúp phát hiện ra các loại thuốc hoặc công cụ sinh học mới.