Những nghiên cứu mới đây đã khẳng định điều này; trong đó các nhà khoa học tìm thấy chứng cứ về sự tồn tại của quần thể vi sinh vật, sống ở độ sâu hàng trăm mét dưới mặt nước biển.
Sự sống tìm ra cách tồn tại trong những điều kiện khắc nghiệt nhất, thậm chí ở sâu dưới đại dương. Các nghiên cứu của nhà vi sinh học Virginia Edgcomb cùng các cộng sự ở Viện Hải dương học Woods Hole (Mỹ) đã cho thấy điều đó.
Bà Edgcomb cùng nhóm nghiên cứu đã phân tích các mẫu nước lấy từ độ sâu khoảng 750m tại khu vực gọi là Atlantis Bank dưới đáy Ấn Độ Dương.
Vài năm trước, các nhà khoa học tham gia Chương trình Khám phá đại dương 360 đã thực hiện một số mũi khoan tại nơi này. Mục đích của chuyến đi là tìm hiểu xem những loại vi sinh nào có thể sống trong những điều kiện cực đoan.
Nhưng tại sao họ lại chọn khu vực Atlantis Bank? Hoạt động kiến tạo đã khiến cho đá dưới lớp vỏ Trái đất lộ diện. Theo các nhà khoa học, nơi này là “lối vào thuận lợi dẫn tới vương quốc bí ẩn dưới lòng đất”.
Sự sống dưới đáy đại dương
Các nhà khoa học đã phân tích kỹ các mẫu vật để tìm kiếm chất liệu gen và những phân tử hữu cơ khác.
“Chúng tôi đã sử dụng một loạt phương pháp mới để nghiên cứu các mẫu vật quý giá này” – bà Edgcomb cho biết.
Trong các mẫu vật, các nhà khoa học đã phát hiện các vi sinh vật hiếm, thích nghi được với cuộc sống trong các điều kiện nghèo dưỡng chất và oxy. Họ cũng tìm thấy một vài loại vi khuẩn, nấm và cổ khuẩn có khả năng sống và phát triển, mặc dù rất chậm chạp, trong điều kiện hạn chế nguồn dưỡng chất.
“Rất thú vị là có cả một quần thể vi sinh vật sống ở khu vực đó. Chúng có chiến thuật tái sử dụng carbon để tồn tại” – bà Edgcomb giải thích.
Các sinh vật sống trong những điều kiện cực đoan ấy được gọi là sinh vật ái cực. Các nghiên cứu thực hiện trong những năm gầnđây cho thấy 70% số vi sinh trên Trái đất sống trong những điều kiện khắc nghiệt tương tự như ở Atlantis Bank. Các vi sinh vật đó xuất hiện tại Nam cực, trên các sa mạc hoặc thậm chí trên tầng bình lưu.
Cao thủ về sức chịu đựng
Hàng loạt vi sinh vật ái cực là những vi sinh tự dưỡng – đó là những sinh vật có thể tạo ra dưỡng chất, tương tự như cây xanh trong quá trình quang hợp.
Tuy nhiên, phân tích mRNA (chất liệu gene chứa thông tin hướng dẫn cách tạo ra những protein khác nhau) lấy từ các vi sinh vật từ những khu vực xa xôi hẻo lánh, kết hợp với các phép đo hoạt tính enzyme, các nghiên cứu hiển vi và các phân tích dấu ấn sinh học, đã cung cấp chứng cứ về sự tồn tại quần thể vi sinh dị dưỡng dưới đáy đại dương. Những vi sinh dị dưỡng này lấy carbon từ các sinh vật khác.
Các vi sinh dị dưỡng có nhiều cách để chiến thắng thách thức từ môi trường sống. Một số loài vi sinh có thể “hít thở” uranium. Một số khác lấy dưỡng chất từ không khí. Một số khác nữa, chẳng hạn những vi sinh ở sâu dưới đáy biển, phát triển rất chậm, có thể tồn tại hàng trăm, hàng nghìn năm.
Các sinh vật dưới đáy đại dương phải sống trong môi trường hoàn toàn không thân thiện. Nơi chúng sống có rất ít các thành phần dưỡng chất lọt xuống. Các nhà khoa học cho rằng, vi sinh vật ái cực trên đáy biển chủ yếu tiêu thụ các phân tử hữu cơ như các mảnh axit amin hay các dấu vết chất béo.
Các vi sinh vật dưới đáy Ấn Độ Dương là những cao thủ về sức chịu đựng và tiết kiệm. Các phân tích cho thấy, một số vi khuẩn có khả năng tích trữ carbon trong tế bào, nhờ vậy chúng có thể dành dụm dưỡng chất cho “những ngày đói kém”.
Các vi khuẩn khác có thể tái tạo nitơ và lưu huỳnh nhằm mục đích tạo năng lượng, sản xuất vitamin E và B12, tái chế axit amin và lấy carbon từ các hợp chất khó phá vỡ.
Vương quốc dưới đất
Vi sinh vật ái cực có thể tồn tại trong những điều kiện rất khắc nghiệt.
Những chỉ dẫn đầu tiên, rằng có thể tìm thấy sự sống ở sâu dưới đất, xuất hiện trong những năm 20 thế kỷ trước. Đó là thời gian những người tìm dầu mỏ thấy rằng nước ngầm xung quanh mỏ dầu của họ có lẫn hydro sunfua và các muối cacbonat do vi khuẩn tạo ra.
Vào những năm 80, các nhà vi sinh học bắt đầu phát hiện các vi khuẩn trong các mũi khoan từ các dự án nghiên cứu đáy biển.
Đến năm 2000, cùng với việc khởi động các hải trình dành riêng cho nghiên cứu sự sống dưới đáy biển, các nhà khoa học mới bắt đầu hiểu bản chất sinh học của những vi khuẩn dưới biển sâu.
Chuyến đi nghiên cứu khoa học biển của tàu khoan JOIDES Resolution được điều hành bởi các nhà khoa học Bo Jorgensen ở ĐH Aarhus (Đan Mạch) và Steven D’Hondt ở ĐH Rhode Island (Mỹ). Con tàu đã bơi ra khu vực phía Tây Thái Bình Dương; tại đây nhóm nghiên cứu đã lấy mẫu đất từ độ sâu 5.300m.
Nhóm nghiên cứu khẳng định, lớp trầm tích chứa nhiều vi sinh vật. Mặc dù thoạt nhìn thì những vi sinh vật này không có nhiều dưỡng chất để sống, tuy nhiên bằng cách nào đó, chúng vẫn tồn tại.
Các nghiên cứu trên JOIDES cho thấy, các vi sinh vật này thực hiện các chức năng sinh học chậm hơn so với vi sinh vật trên đất liền. Đây là điều cần thiết khi nguồn dưỡng chất đặc biệt nghèo nàn. Một số nhà khoa học thậm chí còn cho rằng các vi sinh vật này không thật sự sống; có thể chúng đang chết dần vì đói!
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu phát hiện thấy các cơ chế sửa chữa protein và DNA ở những vi sinh vật này hoạt động rất tích cực.
“Chúng ta thường nghĩ rằng vi sinh vật phát triển rất nhanh, như đã thấy trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, các quan sát của chúng tôi cho thấy, phần lớn các vi sinh vật phát triển rất chậm. Những điều kiện mà chúng ta cho là cực đoan thì đối với chúng lại là bình thường” – nhà khoa học Bo Jorgensen ở ĐH Aarhus, cho biết như vậy.