Vi sinh vật 100 triệu năm tuổi dưới đáy biển sống sót mà không cần thức ăn

Những vi sinh vật này sống ở độ sâu gần 6km dưới bề mặt đại dương, khu vực sâu đến mức nó được gọi là tầng dưới dưới đáy biển.

Trong ảnh là hình ảnh qua kính hiển vi huỳnh quang của các mẫu vi khuẩn triệu năm tuổi sau khi tách tế bào (trước khi phân loại tế bào) với nhiều hạt trầm tích còn lại.

Theo một nghiên cứu mới được công bố, các quần thể vi sinh vật thưa thớt này tồn tại trong trầm tích chứa đầy ôxy tích tụ ở Nam Thái Bình Dương, trong phạm vi đường xích đạo, Úc, hải lưu vòng Nam cực và Nam Mỹ.

Vi sinh vật dưới biển được biết đến là những vi sinh vật đơn bào nhỏ bé sống trong đại dương và chiếm hơn 98% tổng khối lượng sinh vật sống trong đại dương.

Khu vực phát hiện những vi sinh vật kỳ lạ mới nằm trong một phần của hệ thống các dòng hải lưu đặc biệt của Trái đất, không có nhiều thức ăn để nuôi sống hầu hết mọi thứ. Nó tương đối ít chất dinh dưỡng nhưng chứa lượng ôxy dồi dào ở những phần sâu hơn của lớp vỏ.

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.

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.

Sau đó, trong một phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã kiểm tra những mẫu vật hàng triệu năm tuổi với chất nền carbon và nitơ để xem các tế bào có khả năng nuôi dưỡng và phân chia thành nhiều tế bào hay không.

Hầu hết trong số gần 7.000 tế bào cổ đại đã phân tích dễ dàng ăn các loại thực phẩm carbon và nitơ trong vòng 68 ngày kể từ khi thí nghiệm thực hiện. Chúng cũng nhanh chóng phân chia và tăng tổng số hơn 10.000 lần. Đó là tốc độ tăng trưởng mà các nhà nghiên cứu không mong đợi vì không có gì để tiêu thụ, Yuki Morono, nhà khoa học cao cấp từ Cơ quan Khoa học và Công nghệ Biển-Trái đất Nhật Bản cho biết.

Sau 101,5 triệu năm trong điều kiện khan hiếm thực phẩm, các vi khuẩn không hoạt động vẫn giữ được khả năng sống, ăn và phân chia. Những vi khuẩn này thống trị các cộng đồng vi sinh vật nằm trong trầm tích dưới vực thẳm của đại dương.

Các vi khuẩn gần như bị mắc kẹt hoàn toàn trong trầm tích, bao quanh là các hạt, không được phép di chuyển và được giữ ở đó hàng triệu năm. Ngoài ra, chất dinh dưỡng của chúng rất hạn chế, hầu như ở trạng thái “nhịn ăn”. Vì vậy, thật đáng ngạc nhiên và chúng đã thách thức về mặt sinh học rằng một phần lớn vi khuẩn có thể được hồi sinh sau một thời gian rất dài chôn cất hoặc nhốt trong điều kiện năng lượng cũng như dinh dưỡng cực kỳ thấp.

Vi khuẩn chỉ chiếm ít hơn 0,01% mẫu trầm tích, vì vậy các kỹ thuật được sử dụng cho phép vi khuẩn không thể nhìn thấy được bằng mắt người có thể nhìn thấy và nhận ra bởi con người.

Nghiên cứu này được đánh giá có tầm quan trọng toàn cầu nhưng khó ngoại suy vì trầm tích rất phức tạp và thay đổi từ nơi này sang nơi khác, Yohey Suzuki, phó giáo sư Khoa khoa học Trái đất và Hành tinh tại Đại học Tokyo, người không tham gia vào nghiên cứu, nhận định.

Ngoài ra các tác giả cũng phát hiện ra nhiều loại vi khuẩn có khả năng chịu đựng cao trong điều kiện môi trường khắc nghiệt.

Các vi khuẩn được hồi sinh đã bị mắc kẹt trong trầm tích dưới lòng đất tới 100 triệu năm mà không có thức ăn, các nhà nghiên cứu vẫn chưa khám phá ra làm thế nào các vi khuẩn có thể sống sót trong tình trạng khan hiếm như vậy. Hiện tại, ngoài việc xác định làm thế nào các vi khuẩn có thể tồn tại trong hàng triệu năm, các tác giả mong muốn được nhìn thấy các giới hạn của lớp dưới.