Được mô tả là “đột phá” bởi một nhóm các nhà nghiên cứu tại Viện Hải dương học Scripps của Trường Đại học California, San Diego (Mỹ), quá trình chưa được biết đến trước đây này chiếm từ 7 - 25% tổng lượng oxy được tạo ra và carbon cố định trong đại dương.
Khi xem xét quá trình quang hợp xảy ra trên đất liền, các nhà nghiên cứu ước tính rằng, cơ chế này có thể chịu trách nhiệm tạo ra tới 12% lượng oxy trên toàn hành tinh.
Các nhà khoa học từ lâu đã nhận ra tầm quan trọng của thực vật phù du do khả năng quang hợp của chúng. Những loài tảo biển nhỏ bé này tạo thành nền tảng của mạng lưới thức ăn thủy sinh. Chúng được ước tính tạo ra khoảng 50% lượng oxy trên Trái đất.
Nghiên cứu mới, được công bố trên tạp chí Current Biology, đã xác định cách thức một enzyme bơm proton (VHA) hỗ trợ sản xuất oxy toàn cầu và cố định carbon từ thực vật phù du.
“Trải qua hàng triệu năm tiến hóa, những tế bào này trong đại dương thực hiện các phản ứng hóa học nhỏ, đặc biệt là để tạo ra cơ chế giúp tăng cường quang hợp. Từ đó, giúp định hình quỹ đạo của sự sống trên hành tinh này”, tác giả chính Daniel Yee - nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Phòng thí nghiệm Sinh học Phân tử châu Âu và Đại học Grenoble Alpes (Pháp) cho biết.
Nhóm nghiên cứu đã làm sáng tỏ các hoạt động phức tạp của tảo cát. Nghiên cứu trước đây đã tiến hành xác định cách VHA được nhiều loại sinh vật sử dụng trong các quá trình quan trọng đối với sự sống ở đại dương.
Enzyme này được tìm thấy trong hầu hết các dạng sống, từ con người đến tảo đơn bào. Vai trò cơ bản của nó là điều chỉnh độ pH ở môi trường xung quanh.
Nhóm nghiên cứu đã kết hợp các kỹ thuật kính hiển vi công nghệ cao và công cụ di truyền. Họ phát hiện, lục lạp của tảo cát được bao quanh bởi một màng bổ sung so với những loại tảo khác. Chúng bao bọc không gian nơi carbon dioxide và năng lượng ánh sáng được chuyển đổi thành các hợp chất hữu cơ và giải phóng dưới dạng oxy.
Nhóm phát hiện protein bên trong một tế bào có nhiều màng. Kết hợp với các thí nghiệm chi tiết để định lượng quá trình quang hợp, họ phát hiện, protein thực sự thúc đẩy quá trình quang hợp bằng cách cung cấp nhiều carbon dioxide hơn. Tảo cát có nguồn gốc từ một sự kiện cộng sinh giữa động vật nguyên sinh và tảo vào khoảng 250 triệu năm trước.
Các tác giả nhấn mạnh, quá trình một tế bào tiêu thụ một tế bào khác, được gọi là quá trình thực bào, phổ biến trong tự nhiên. Tuy nhiên, trong trường hợp của tảo cát, một điều gì đó đặc biệt đã xảy ra.
Không phải tất cả các loại tảo đều có cơ chế này. Các tác giả lưu ý rằng, khi tảo cát hình thành cách đây 250 triệu năm, lượng oxy trong khí quyển đã tăng lên rất nhiều. Cơ chế mới được phát hiện ở tảo có thể đóng một vai trò trong đó.
