Phát hiện virus khổng lồ ở rãnh đại dương sâu nhất thế giới

Nhóm virus đầu tiên thu thập từ điểm sâu nhất ở rãnh Mariana bao gồm những virus khổng lớn hơn vi khuẩn, theo một nhóm nghiên cứu ở Thượng Hải.

Hình quan sát dưới kính hiển vi điện tử của mimivirus.

Giới nghiên cứu hầu như chưa biết nhiều về các sinh vật biển khổng lồ do những thách thức đối với dạng sống phức tạp to lớn hình thành dưới biển sâu. Tuy nhiên, các nhà khoa học phát hiện một số loài virus siêu to, bao gồm mimivirus, thường dùng trùng amip làm vật chủ, trong trầm tích lấy từ đáy biển ở độ sâu gần 11.000 m bên dưới mực nước biển tại vực thẳm Challenger.

Dù virus khổng lồ tồn tại ở nhiều nơi, dường như chúng có số lượng dồi dào hơn ở độ sâu cực lớn, nơi áp suất cao gấp 1.100 lần so với áp suất khí quyển. Những nỗ lực thu thập mẫu vật virus trước đây từ vực thẳm Challenger thất bại do thách thức về kỹ thuật. Nhưng mẫu vật thu thập 5 năm trước bởi tàu nghiên cứu tiên tiến Zhang Jian cung cấp đủ vật liệu để nhóm nghiên cứu giải trình tự gene của 15 loài virus khác nhau và hơn 100 tổ chức vi sinh vật.

Các nhà nghiên cứu cũng nuôi hơn 2.000 chủng vi sinh vật ở môi trường thí nghiệm áp suất cao, dù họ không thể hồi sinh bất kỳ virus nào, theo nghiên cứu công bố trong tháng 7 trên tạp chí Genome Biology.

"Cấu trúc sinh quyển đầy đủ và chức năng của quần thể vi sinh vật ở vực thẳm Challenger tại rãnh Mariana, điểm sâu nhất được biết đến trên Trái Đất, thụt lùi rất nhiều sau những khu vực khác dưới biển", Li Xuan, giáo sư ở Viện Sinh lý học thực vật và Sinh thái học ở Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, cho biết. "Ngoài áp suất thủy tĩnh cao (60 - 110 MPa), môi trường dưới rãnh còn có đặc trưng là nhiệt độ gần tới mức đóng băng, chìm trong bóng tối hoàn toàn, nguồn dinh dưỡng sẵn có nghèo nàn và biệt lập về mặt địa thế".

Mimivirus, chiếm hơn 4% tổng số lượng virus trong mẫu vật, ban đầu bị nhầm với vi khuẩn khi các nhà khoa học lần đầu tiên trông thấy chúng trong dịch phổi bùng phát năm 1992. Với sợi lông và cơ thể có thể đạt đường kính 700 nanomet, mimivirus đôi khi có thể nhìn thấy bằng mắt thường. Tuy nhiên, Li và đồng nghiệp không thể trông thấy mẫu vật trực tiếp trong đĩa cạn bởi số lượng quá nhỏ.

Giới nghiên cứu rất hứng thú với mimivirus từ sau khi nhận dạng chúng, không chỉ bởi kích thước khác thường mà còn do chúng có hệ gene đặc biệt phức tạp với hơn 1,2 triệu cặp base, nhiều hơn bất kỳ virus nào khác. Ví dụ, trình tự gene của nCoV ngắn hơn 40 lần so với mimivirus. Trong một số thí nghiệm, loài virus khổng lồ này có thể gây tổn thương mô ở động vật có vú, nhưng không có bằng chứng chúng trực tiếp gây hại cho con người.

Virus là một trong những dạng sống ký sinh đơn giản nhất, phụ thuộc vào vật chủ cho các hoạt động thiết yếu như sản xuất protein và trao đổi chất. Tuy nhiên, ở mimivirus, giới nghiên cứu phát hiện nhiều gene sinh sản liên quan tới những hoạt động trên. Trước đây, các gene đó chỉ được tìm thấy ở dạng sống độc lập hơn như vi khuẩn hoặc động vật đơn bào.

Một số nhà khoa học suy đoán, giống như nhiều loại ký sinh trùng, mimivirus trảo qua "tiến hóa lùi", từ vi khuẩn thành virus. Nhưng lý do chúng giữ lại nhiều chức năng sinh sản trong gene vẫn còn là điều bí ẩn. Li và cộng sự ở Đại học Phục Đán và Đại học Hải dương Thượng Hải cho rằng những gene có vẻ vô dụng này có thể đóng vai trò quan trọng trong cuộc chiến sinh tồn ở độ sâu lớn. Trong khi tất cả ký sinh trùng lợi dụng vật chủ, mối quan hệ có thể thay đổi trong môi trường cực hạn.

Phân tích di truyền cho thấy virus khổng lồ có thể sử dụng gene sinh sản để giúp vật chủ như nấm và động vật đơn bào bằng cách thúc đẩy phân hủy carbohydrate đã tiêu hóa. Trao đổi chất và sinh trưởng nhanh hơn có thể mang đến cho vật chủ và virus ký sinh lợi thế cạnh tranh ở vực thẳm Challenger tối và yên tĩnh, nơi dưỡng chất khan hiếm và cạnh tranh rất khốc liệt. Nhưng quan hệ giữa virus và vật chủ vẫn là một giả thuyết bởi các nhà nghiên cứu không thể hồi sinh virus trong phòng thí nghiệm.

Rãnh Mariana ở Tây Thái Bình Dương cách Thượng Hải hơn 3.000 km nhưng đóng vai trò quan trọng trong chương trình nghiên cứu hải dương của Trung Quốc. Thiết bị lặn không người lái dưới biển sâu Hải Yến đã thực hiện nhiều hành trình qua rãnh đại dương này để thu thập các loại dữ liệu môi trường. Hải Yến thu được nhiễu loạn gây ra bởi 3 cơn bão di chuyển ngang qua ở độ sâu hơn 7.000 m.

Chính phủ Trung Quốc cho biết khám phá khoa học ở vùng biển sâu nhất trên Trái Đất sẽ giúp tăng hiểu biết của con người về thế giới bí ẩn này, đồng thời giúp bảo vệ môi trường tốt hơn khi khai thác mỏ dưới biển trở nên cần thiết trong tương lai. Dù Covid-19 dấy lên lo ngại về độ an toàn của hoạt động thu thập và nghiên cứu virus trong tự nhiên, cộng đồng khoa học vẫn cho rằng biện pháp tự vệ tốt nhất cho con người là hiểu rõ hơn những chủng chưa biết. Thông tin di truyền về tổ chức sinh vật sống ở môi trường cực hạn cũng có thể dẫn tới sự ra đời của nhiều loại thuốc hoặc dụng cụ sinh học mới.

Theo Vnexpress