Lần đầu tiên phát hiện ra loại virus có thể tự tạo ra năng lượng

Virus có sống không? Đây là một câu hỏi đã dẫn đến nhiều cuộc tranh luận xảy ra và vẫn tiếp tục diễn ra gay gắt giữa các nhà nghiên cứu cho đến ngày nay.

Sự đồng thuận chung là virus không sống bởi chúng chỉ có thể sinh sản trong các sinh vật chủ và thiếu các yếu tố thiết yếu cần thiết để được coi là sống.

Một trong những vấn đề chính nữa là virus thiếu khả năng sản xuất năng lượng của chính chúng. Để có được năng lượng cần thiết để hoàn thành quá trình sao chép, chúng chiếm đoạt nguồn cung cấp năng lượng của vật chủ để sinh sản trong tế bào chủ, trước khi bùng phát và bắt đầu lây nhiễm sang tế bào khác.

Các nhà nghiên cứu từ Viện Phát triển Bền vững Quốc gia Pháp (IRD) mới đây tuyên bố đã phát hiện ra một loại khổng lồ có khả năng sản xuất năng lượng độc lập, đại diện cho một loại virus đã được chứng minh có khả năng tự sản xuất năng lượng.

“Trong công trình nghiên cứu của mình, chúng tôi đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng pandoravirus (một loại virus khổng lồ của amip) có màng điện, một thành phần thiết yếu cho sự tồn tại của tất cả các tế bào sống. Nó cho phép các tế bào hoạt động như một pin để tạo ra năng lượng”, giáo sư Bernard La Scola, tác giả nghiên cứu cho biết.

Virus được đề nhắc đến giống như một con quái vật. Với đường kính hạt virus 1 micromet và bộ gene virus khổng lồ gồm 2,5 triệu cặp. Pandoravirus đã phá vỡ mọi kỷ lục về kích thước có thể sau khi được phát hiện vào năm 2013. Hơn nữa, kích thước khổng lồ của nó đã khiến các nhà khoa học phải suy nghĩ lại về chính xác virus là gì, vì nó đã bị mờ ranh giới giữa các virus được coi là các hạt trôi nổi hoặc các sinh vật đơn bào.

Kể từ khi phát hiện ra, các nhà khoa học nhận thấy rằng nhiều định nghĩa về virus là gì không áp dụng được cho những loại virus khổng lồ này. Chúng có một số dạng hệ thống miễn dịch, giúp chống lại các virus nhỏ hơn và chúng có các gene cho phép tự xử lý phiên mã DNA thành mRNA, điều mà các virus khác không thể làm được nếu không có vật chủ.

Sau khi khám phá ra nhiều protein bên trong những loại virus khổng lồ này, thường không được tìm thấy ở các loại virus khác, các nhà nghiên cứu đã quyết định thử thách Pandoravirus hơn nữa để xem liệu nó có đi chệch khỏi tiêu chuẩn trong quá trình trao đổi chất hay không.

Sử dụng công nghệ cho phép các nhà nghiên cứu xem liệu có sự chênh lệch năng lượng giữa bên trong tế bào và bên ngoài hay không, Sarah Aherfi và các đồng nghiệp đã thử nghiệm virus Pandoravirus massiliensis để tìm sự chênh lệch điện thế trên màng virus. Họ phát hiện ra rằng có sự khác biệt về điện thế, đặc biệt là với các hạt virus trưởng thành, cho thấy một cơ chế có thể tạo ra năng lượng bên trong chính virus.

Sau đó, các nhà nghiên cứu đã đi sâu vào bộ gene của P. massiliensis để thử và xác định các gene thường liên quan đến sản xuất năng lượng ở các sinh vật khác. 8 gene được phát hiện đều được kích hoạt trong giai đoạn cuối của chu kỳ sao chép của virus và có những điểm tương đồng (mặc dù độ tương đồng thấp) với các gene được các sinh vật khác sử dụng trong giai đoạn sản xuất năng lượng quan trọng. Khi được phân lập và đưa vào vi khuẩn, một số gene này có thể tạo ra các enzym thiết yếu cần thiết để sản xuất năng lượng và việc cung cấp cho virus cơ quan điều hòa sản xuất năng lượng làm tăng tiềm năng của màng.

Nếu những kết quả này được xác minh, một loại virus sẽ được chứng minh là sản xuất năng lượng một cách độc lập và có thể các nhà khoa học sẽ cần phải suy nghĩ lại định nghĩa về virus.

Pandoravirus chắc chắn là virus vì chúng vẫn cần tế bào chủ để sao chép, nhưng chúng phù hợp với các loại virus khác ở mức độ nào?

“Các virus cổ điển bị loại ra khỏi ba lĩnh vực của sự sống vì chúng không đáp ứng các tiêu chí nhất định đặc trưng cho sự sống bởi chúng chỉ có thể sinh sản bên trong các tế bào vật chủ. Với phát hiện của chúng tôi về pandoravirus (tiềm năng màng và các gene của chu trình axit tricarboxylic, trung tâm của quá trình chuyển hóa năng lượng), ngày càng thấy rõ rằng những sinh vật này rất khác với định nghĩa về virus cổ điển và chúng gần với việc sống. Đó là lý do tại sao chúng tôi được thuyết phục nên xem xét nghiêm túc việc phân loại chúng”, giáo sư La Scola cho biết.

Tuy nhiên, một số nhà virus học vẫn chưa bị thuyết phục. Theo nhà nghiên cứu David Wessner từ Đại học Davidson ở Bắc Carolina, nghiên cứu này chỉ giới hạn ở những virus được giải phóng từ tế bào và một số không cho thấy sản sinh năng lượng.

Hiện tại, các nhà nghiên cứu vẫn đang tiếp tục làm rõ hơn sự đặc biệt của loài virus pandoravirus trước khi đi đến kết luận cuối cùng.