Phát hiện virus khổng lồ ở nơi sâu nhất thế giới

Hình ảnh mimivirus dưới kính hiển vi.

Loại virus này có lớp vỏ ngoài lớn, có sức bền nên chống chọi được với môi trường khắc nghiệt.

Mắt thường có thể nhìn thấy virus

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một số loài virus khổng lồ, bao gồm mimivirus thường dùng trùng amip làm vật chủ, trong lớp trầm tích ở độ sâu gần 11.000 mét ở Vực Challenger.

Tuy những virus khổng lồ đã được tìm thấy ở những nơi khác, chúng dường như xuất hiện nhiều hơn ở những nơi có độ sâu cực lớn với áp suất cao gấp 1.100 lần so với khí quyển. Ở những điều kiện khác, chúng thường hiếm hơn.

Những nỗ lực trước đây nhằm lấy mẫu virus ở Vực Challenger đã thất bại vì những thách thức kỹ thuật khắt khe. Tuy nhiên, các mẫu do tàu nghiên cứu Zhang Jian thu thập cách đây 5 năm đã mang lại đủ tài liệu để nhóm nghiên cứu thu được trình tự bộ gen của 15 loại virus và hơn 100 loại vi sinh vật khác.

Theo báo cáo công bố trên tạp chí Genome Biology, các nhà nghiên cứu cũng nuôi hơn 2.000 chủng vi sinh vật trong môi trường áp suất cao trong phòng thí nghiệm, mặc dù họ không thể hồi sinh bất kỳ virus nào.

“Cấu trúc sinh quyển đầy đủ và chức năng của các quần thể vi sinh vật của Vực Challenger bị tụt hậu xa so với những vùng biển khác” – Giáo sư Lý Xuân của 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 rãnh còn có đặc trưng là nhiệt độ gần như đóng băng, tối hoàn toàn, nguồn dinh dưỡng kém và cô lập về địa hình”.

Mimivirus chiếm hơn 4% tổng số virus được lấy mẫu ở đáy biển. Ban đầu, chúng bị nhầm với vi khuẩn khi các nhà khoa học lần đầu tiên nhìn thấy chúng trong đợt bùng phát viêm phổi vào năm 1992. Với các sợi lông và cơ thể có thể rộng tới 700 nanomet và đôi khi, chúng có thể được nhìn thấy bằng mắt thường.

Tuy nhiên, ông Lý và đồng nghiệp đã không thể nhìn thấy các mẫu nước biển sâu trong đĩa cạn vì số lượng thu được rất ít. Nhưng họ đã có được một số hiểu biết về họ virus lạ và ít được biết đến.

Các nhà khoa học đã rất chú ý đến mimivirus kể từ khi nó được xác định, không chỉ vì kích thước bất thường, mà còn bởi bộ gen đặc biệt phức tạp của nó với hơn 1,2 triệu cặp cơ sở (một đơn vị gồm 2 nucleobase liên kết với nhau bởi các liên kết hydro), nhiều hơn bất kỳ loại virus nào khác. Ví dụ, trình tự gen của virus Corona chủng mới ngắn hơn 40 lần.

Trong một số thí nghiệm, những con virus khổng lồ này có thể gây tổn thương mô ở động vật có vú, nhưng cho đến nay, vẫn chưa có bằng chứng chúng có thể gây hại trực tiếp cho con người.

Thiết bị lặn không người lái thu thập dữ liệu từ Vịnh Mariana.

Cơ hội phát triển một loại thuốc mới

Virus là một trong những dạng sống ký sinh đơn giản nhất, phụ thuộc vào vật chất để thực hiện các hoạt động thiết yếu như sản xuất và chuyển hóa protein.

Tuy nhiên, ở mimivirus, các nhà nghiên cứu phát hiện ra một số gen sản xuất liên quan đến các hoạt động trên. Trong khi đó, trước đây, họ chỉ tìm thấy trong các dạng sống độc lập hơn, chẳng hạn như vi khuẩn hoặc động vật đơn bào.

Một số nhà khoa học suy đoán rằng, giống như nhiều loại ký sinh trùng khác, mimivirus đã trải qua một quá trình “tiến hóa ngược”, từ vi khuẩn thành virus. Nhưng tại sao chúng vẫn giữ được nhiều chức năng sản xuất gen thì vẫn là một câu đố.

Ông Lý và các cộng sự từ Đại học Phúc Đán và Đại học Hải Dương, Thượng Hải tin rằng, những gen dường như vô dụng này có thể đóng một vai trò quan trọng trong cuộc chiến sinh tồn ở những vùng biển có độ sâu lớn. Trong khi tất cả các ký sinh trùng khai thác vật chủ của chúng, mối quan hệ có thể thay đổi trong một môi trường khắc nghiệt.

Theo các nhà nghiên cứu, phân tích di truyền cho thấy, virus khổng lồ có thể sử dụng các gen sản sinh để giúp vật chủ của nó, như nấm và động vật đơn bào, bằng cách đẩy nhanh quá trình phân hủy carbohydrate đã tiêu hóa.

Sự trao đổi chất và sinh trưởng nhanh hơn có thể mang lại cho vật chủ và virus của chúng một lợi thế cạnh tranh trong Vực Challenger tối tăm và yên tĩnh – nơi chất dinh dưỡng khan hiếm và sự cạnh tranh rất tàn khốc.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cho biết, mối quan hệ giữa vật chủ và virus vẫn chỉ là giả thuyết vì họ không có khả năng hồi sinh virus trong phòng thí nghiệm.

Rãnh Mariana nằm ở Tây Thái Bình Dương cách Thượng Hải hơn 3.000km nhưng đóng vai trò quan trọng trong các chương trình nghiên cứu hải dương của Trung Quốc.

Thiết bị lặn không người lái Hải Yến của Trung Quốc đã thực hiện những chuyến đi dài qua rãnh đại dương này để thu thập nhiều dữ liệu môi trường khác nhau.

Nó đã trải qua những nhiễu động do 3 cơn bão đi qua ở độ sâu hơn 7.000m – theo thông tin được nhà chức trách tiết lộ.

Các nhà khoa học thông tin việc khám phá khoa học như trên sẽ nâng cao hiểu biết của con người về thế giới hầu như chưa được biết đến, nó có thể giúp bảo vệ môi trường trong tương lai khi việc khai thác ở biển sâu trở nên cần thiết. Thông tin di truyền về các vi sinh vật sống trong môi trường khắc nghiệt còn được cho là có thể dẫn đến việc phát hiện ra các loại thuốc hoặc công cụ sinh học mới.