Không cần oxy, không sợ chân không: Bí mật sinh tồn của vi sinh vật vũ trụ

Không gian vũ trụ được xem là một trong những môi trường khắc nghiệt nhất đối với sự sống. Chân không, bức xạ tia cực tím, tia vũ trụ và những biến động nhiệt độ cực đoan có thể phá hủy tế bào của hầu hết sinh vật trên Trái Đất. Tuy nhiên, các thí nghiệm của NASA và Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) đã phát hiện một số vi sinh vật có khả năng chịu đựng những điều kiện tưởng chừng không thể tồn tại này.

Một trong những ví dụ nổi bật là vi khuẩn Deinococcus radiodurans, thường được mệnh danh là vi khuẩn chịu bức xạ. Loài này có khả năng sửa chữa những tổn thương nghiêm trọng trong DNA, thậm chí sau khi bộ gene bị phân mảnh bởi bức xạ mạnh. Một số thí nghiệm cũng cho thấy các tế bào vi khuẩn tập hợp thành lớp dày có thể bảo vệ lẫn nhau, giúp chúng tồn tại trong môi trường không gian lâu hơn so với tế bào đơn lẻ. Nghiên cứu công bố năm 2020 ghi nhận các mẫu vi khuẩn thuộc nhóm Deinococcus có thể sống sót sau ba năm tiếp xúc với môi trường bên ngoài Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS).

Vi khuẩn Deinococcus radiodurans nổi tiếng với khả năng chống chịu bức xạ và sửa chữa DNA. Ảnh: vbio.de

Một trường hợp khác là vi khuẩn Bacillus subtilis. Khi điều kiện môi trường trở nên bất lợi, chúng có thể tạo ra bào tử với cấu trúc bảo vệ đặc biệt, giúp duy trì trạng thái ngủ trong thời gian dài. Trong một thí nghiệm sử dụng vệ tinh Long Duration Exposure Facility của NASA, các bào tử vi khuẩn được đưa ra ngoài không gian gần sáu năm. Kết quả cho thấy một tỷ lệ đáng kể vẫn sống sót nếu được che chắn khỏi tia cực tím. Ngay cả một số mẫu không được bảo vệ hoàn toàn cũng còn vi khuẩn sống khi được đưa trở lại Trái Đất.

Không chỉ vi khuẩn, một số loại nấm, địa y và sinh vật nhỏ khác cũng thể hiện khả năng chống chịu đáng kinh ngạc. Trong các thí nghiệm của ESA, địa y được đưa ra bên ngoài ISS trong khoảng 18 tháng, tiếp xúc trực tiếp với chân không và bức xạ vũ trụ. Khi trở về Trái Đất, chúng vẫn có thể tiếp tục phát triển bình thường. Gấu nước (tardigrade), một động vật không xương sống siêu nhỏ chứ không phải vi sinh vật, cũng từng sống sót sau những đợt phơi nhiễm không gian nhờ khả năng chuyển sang trạng thái ngủ đông đặc biệt.

Thiết bị EXPOSE của ESA dùng để nghiên cứu khả năng tồn tại của vi sinh vật trong môi trường bên ngoài ISS. Ảnh: European Space Agency.

Những phát hiện này mở ra nhiều câu hỏi thú vị về khả năng sự sống di chuyển giữa các hành tinh. Một giả thuyết khoa học mang tên panspermia cho rằng vi sinh vật có thể phát tán trong vũ trụ thông qua các mảnh thiên thạch hoặc vật chất bị bắn ra từ bề mặt hành tinh sau những vụ va chạm lớn. Nếu được bảo vệ bên trong lớp đá, một số sinh vật có thể tránh được phần lớn bức xạ nguy hiểm trong hành trình xuyên không gian. Tuy nhiên, khả năng sống sót trong những chuyến du hành liên hành tinh kéo dài vẫn cần được nghiên cứu thêm.

Mặt khác, khả năng tồn tại của vi sinh vật ngoài không gian cũng đặt ra thách thức lớn cho các chương trình thám hiểm. Tàu vũ trụ có thể vô tình mang vi sinh vật Trái Đất đến Mặt Trăng hoặc Sao Hỏa, gây ô nhiễm sinh học và làm sai lệch kết quả tìm kiếm sự sống ngoài hành tinh. Vì vậy, các cơ quan vũ trụ phải áp dụng những quy trình khử nhiễm nghiêm ngặt trước khi phóng tàu. Những sinh vật bé nhỏ này đang giúp con người hiểu rõ hơn giới hạn của sự sống, đồng thời nhắc nhở rằng hành trình khám phá vũ trụ cũng cần đi kèm trách nhiệm bảo vệ những thế giới chưa được khám phá.

Loài hoa khổng lồ có hình dáng như vương miện từng xuất hiện từ hàng trăm triệu năm trước.