Ở sâu dưới bề mặt Trái đất có sự đa dạng sinh học rất lớn. Phân tích mới nhất đối với 2 nhóm vi sinh vật sống dưới mặt đất cho thấy, con đường tiến hóa của chúng dẫn đến sự sống trong bóng tối thú vị hơn rất nhiều so với những gì chúng ta phỏng đoán.
Trong vòng 2 tỷ năm tồn tại đầu tiên của Trái đất, trong khí quyển không có oxy. Khi không khí trên Trái đất thay đổi, không phải tất cả các dạng sống đều thích nghi với điều này. Nhiều loại vi sinh vật rút lui về phần ít oxy của hành tinh.
Patescibacteria và DPANN là 2 nhóm vi sinh vật sống dưới mặt đất (vi khuẩn và cổ khuẩn) có hệ gene đơn giản. Điều này dẫn đến nghi ngờ rằng, nếu không có khả năng hô hấp bằng oxy, thì các vi khuẩn này buộc phải có tương tác sinh học (chẳng hạn, cộng sinh) với các sinh vật khác để tồn tại.
Các nghiên cứu mới cho thấy, thay cho quan hệ cộng sinh với các nhóm sinh vật khác, phần lớn Patescibacteria và DPANN tồn tại như các tế bào tự do hoàn toàn.
“Những vi khuẩn này thật sự là ngoại lệ, là các ví dụ thú vị về tiến hóa sớm của sự sống. Chúng có thể là phần còn lại của các dạng sống cổ đại, những dạng sống ẩn náu và phát triển dưới bề mặt Trái đất từ hàng triệu năm” – ông Ramunas Stepanauskas ở Phòng Thí nghiệm Khoa học Đại dương Bigelow (Mỹ), cho biết.
Các nghiên cứu trước đó đối với Patescibacteria và DPANN thu thập được một ít mẫu vật từ các khu vực trên mặt đất, chủ yếu từ Bắc Mỹ. Tuy nhiên, nghiên cứu mới này tiên tiến hơn các nghiên cứu trước đây. Các nhà nghiên cứu đã phân tích gần 5.000 tế bào vi khuẩn đơn lẻ từ 46 vị trí trên thế giới, trong đó có núi lửa dưới Địa Trung Hải, các ống thủy nhiệt dưới Thái Bình Dương và mỏ vàng ở Nam Phi.
“Các quan sát gene và lý sinh học đối với các tế bào đơn lẻ không khẳng định quan điểm cho rằng Patescibacteria và DPANN chủ yếu là vi sinh vật cộng sinh. Các hệ gene nhỏ và kích thước tế bào nhỏ của chúng có thể là kết quả của quá trình trao đổi năng lượng thô sơ của vi sinh vật “tổ tiên” - chủ yếu dựa trên quá trình lên men”, ông Ramunas Stepanauskas cho biết.
Lên men là một trong những phương án trao đổi chất của sinh vật để phân hủy glucose mà không cần oxy. Nhiều dạng sống lợi dụng lên men để sản xuất năng lượng – đặc biệt là các vi sinh vật không hô hấp bằng không khí. Tuy nhiên lên men không hiệu quả bằng hô hấp.
Những nghiên cứu gene học và thử nghiệm trực tiếp trên mẫu vật đại diện cho 2 nhóm vi sinh vật nói trên không cho thấy các chứng cớ về hô hấp, còn các nghiên cứu kỹ lưỡng hơn về mối quan hệ giữa các tế bào chứng tỏ phần lớn các tế bào là tự lập, không phụ thuộc vào vật chủ như một số “bà con” của chúng ở trên mặt đất. Điều đó có nghĩa là các vi sinh vật từ 2 nhóm Patescibacteria và DPANN có thể là hậu duệ thật sự của các dạng sống cổ đại.
