“Chìa khoá” tạo dòng chảy carbon
Nghiên cứu mới, được công bố vào ngày 9/6 trên tạp chí Khoa học. Nghiên cứu tập trung vào các loại virus có chứa RNA - một họ phân tử của ADN. Ví dụ về virus RNA thường xuất hiện nhiều trong các bệnh ở người.
Trong đó, Coronavirus và virus cúm đều dựa trên RNA. Tuy nhiên, khi nói đến virus RNA trong đại dương, các nhà khoa học chỉ tìm hiểu về sự đa dạng và phạm vi vật chủ mà chúng có thể lây nhiễm.
“Dựa trên nghiên cứu mới, chúng tôi chắc chắn rằng, hầu hết các virus RNA trong đại dương đang lây nhiễm vi sinh vật nhân chuẩn. Tình trạng tương tự xảy ra ở nấm và sinh vật nguyên sinh, cũng như ở mức độ thấp hơn là động vật không xương sống”, đồng tác giả Guillermo Dominguez-Huerta - Tiến sĩ sinh thái học virus tại Trường Đại học Bang Ohio (OSU) chia sẻ.
Sinh vật nhân chuẩn là những sinh vật có các tế bào phức tạp chứa vật liệu di truyền bên trong nhân. Các vật chủ virus này - cụ thể là nấm và sinh vật nguyên sinh, bao gồm tảo và amip - kéo carbon dioxide ra khỏi khí quyển. Từ đó, ảnh hưởng đến lượng carbon được lưu trữ trong đại dương.
Ông Steven Wilhelm - điều tra viên chính của Nhóm nghiên cứu sinh thái vi sinh vật dưới nước tại Trường Đại học Tennessee Knoxville, người không tham gia vào nghiên cứu mới cho biết, bằng cách lây nhiễm cho những sinh vật này, virus RNA có thể ảnh hưởng đến cách carbon chảy qua đại dương.
“Với sự phong phú của các hạt virus RNA, việc biết rằng chúng có thể làm được những gì sẽ tiếp tục xây dựng câu chuyện về mức độ quan trọng của virus trên thế giới, đối với năng lượng và dòng chảy carbon”, ông Wilhelm nhận định.
 |
Khoảng 1.200 virus có thể tham gia vào quá trình thải ra carbon vào các sinh vật biển. |
Virus ở khắp nơi
Nghiên cứu mới cho thấy, việc các sinh vật biển nhiễm virus RNA có thể là một yếu tố thúc đẩy dòng chảy carbon trong đại dương. Trong đó, virus làm thay đổi hoạt động tế bào của các vật chủ mà chúng lây nhiễm. Theo Wilhelm, virus RNA cũng có thể thúc đẩy dòng chảy carbon bằng cách tách vật chủ của chúng ra. Sau đó, làm tràn carbon ra đại dương. Lý do là vì virus thường bùng phát ra khỏi vật chủ sau khi nhân lên nhanh chóng.
Đầu năm nay, Dominguez-Huerta và các đồng nghiệp của ông báo cáo đã tìm thấy hơn 5.500 virus RNA chưa được xác định trước đây trong các đại dương trên thế giới. Nghiên cứu được công bố ngày 7/4 trên tạp chí Khoa học.
Nhóm đã phân tích 35.000 mẫu nước được thu thập từ 121 địa điểm trong 5 đại dương bởi Tara Oceans Consortium - một nghiên cứu toàn cầu đang diễn ra nhằm kiểm tra tác động của biến đổi khí hậu trên các đại dương.
Những mẫu nước này chứa đầy sinh vật phù du. Đây là những sinh vật nhỏ bé trôi theo dòng chảy và thường đóng vai trò là vật chủ của virus RNA. Để phát hiện virus trong những sinh vật phù du này, các nhà nghiên cứu đã sàng lọc tất cả RNA trong tế bào của sinh vật phù du. Nhờ đó, tìm ra một đoạn mã di truyền cụ thể, được gọi là gen RdRp.
Ông Dominguez-Huerta - người đang làm tư vấn khoa học cho một công ty có tên là Virosphaera, cho biết: “Đó là trình tự mã hoá duy nhất phổ biến trên tất cả các virus RNA”. Tuy nhiên, gen RdRp không có trong tế bào và các loại virus khác. Cuối cùng, nhóm nghiên cứu đã tìm thấy rất nhiều virus RNA ẩn mình trong sinh vật phù du.
Các nhà khoa học đề xuất tăng gấp đôi số lượng phyla virus RNA từ 5 lên 10 để phân loại tất cả. Từ đó, các nhà nghiên cứu muốn hiểu rõ hơn về cách những loại virus này xuất hiện trên toàn cầu và những vật chủ mà chúng nhắm mục tiêu.
Nhóm nghiên cứu xác định, cộng đồng virus có thể được sắp xếp thành 4 khu vực chính ở: Bắc Cực, Nam Cực, Ôn đới và Nhiệt đới mặt biển khơi, nghĩa là gần bề mặt đại dương.
Trong khi đó, khu vực ôn đới và nhiệt đới trung sinh nghĩa là ở khoảng 656 đến 3.280 feet (200 đến 1.000 mét) dưới nước. Điều thú vị là sự đa dạng của virus dường như cao nhất ở các vùng cực. Trong khi đó, có nhiều loại vật chủ hơn để virus lây nhiễm tại các vùng nước ấm hơn.
Đồng tác giả Ahmed Zayed - nhà khoa học nghiên cứu tại Khoa Vi sinh tại OSU, cho biết: “Khi nói đến sự đa dạng của virus, chúng không thực sự quan tâm đến việc nước lạnh đến mức nào. Phát hiện này cho thấy, ở gần các cực, nhiều loại virus có khả năng cạnh tranh cùng một vật chủ”.
Để xác định các vật chủ, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một số chiến lược. Trong đó, họ sử dụng một phương pháp liên quan đến việc so sánh bộ gen của virus RNA có vật chủ đã biết với bộ gene của virus mới phát hiện.
Một phương pháp khác là tìm các đoạn RNA virus hiếm trong bộ gen của tế bào chủ, nơi đôi khi các bit RNA có thể bị bỏ lại. Phân tích này cho thấy, nhiều virus RNA trong đại dương lây nhiễm nấm và động vật nguyên sinh. Một số virus lây nhiễm động vật không xương sống và vi khuẩn.
Dominguez-Huerta cho biết, nhóm nghiên cứu cũng bất ngờ khi phát hiện ra rằng, 95 trong số các loại virus mang gen chúng đã “đánh cắp” từ tế bào chủ. Trong vật chủ, những gen này giúp chỉ đạo các quá trình trao đổi chất ở tế bào.
Các tác giả kết luận: Khám phá này cho thấy, virus đã làm rối tung quá trình trao đổi chất của vật chủ theo một cách nào đó. Khả năng là để tối đa hóa việc sản sinh ra các hạt virus mới.
Dominguez-Huerta lưu ý rằng, một số nghiên cứu quy mô nhỏ hơn đã gợi ý về khả năng này của virus trong quá khứ. Sau khi xác định vật chủ có khả năng lây nhiễm virus, nhóm nghiên cứu phát hiện, khoảng 1.200 virus có thể tham gia vào quá trình thải ra carbon vào các sinh vật biển.
Theo Viện Nghiên cứu thủy cung Vịnh Monterey, carbon được đưa xuống biển sâu khi những sinh vật đó chìm xuống đáy đại dương sau khi chết. Vì vậy, đây là một yếu tố quan trọng được các nhà khoa học đưa vào các mô hình biến đổi khí hậu.
