Mỗi mùa Xuân, khi trời ấm lên, băng ở Bắc Cực bắt đầu tan, tảo ở đây nở hoa rất nhiều và hấp thu ánh nắng Mặt trời, đẩy nhanh quá trình tan băng và góp phần làm nóng lên toàn cầu. Tuy nhiên, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Laura Perini và đồng sự tại Khoa Khoa học Môi trường tại Đại học Aarhus (Đan Mạch) đã có một phát hiện mang tính đột phá với một loại virus khổng lồ.
Điểm độc đáo của virus khổng lồ
Trong kịch bản ảm đạm về sự nóng lên toàn cầu, một tia hy vọng xuất hiện khi các nhà nghiên cứu phát hiện ra đồng minh bất ngờ: Những con virus khổng lồ. Chúng ẩn mình trong vùng băng giá rộng lớn, nơi tảo sinh sôi nảy nở.
Không giống như các các loài virus siêu nhỏ khác, những loại virus này có kích thước khủng, có thể so sánh với vi khuẩn và có khả năng đóng vai trò là cơ quan điều chỉnh tự nhiên cho sự phát triển của tảo.
Những virus khổng lồ trên được xác định lần đầu năm 1981 và thách thức những đặc điểm điển hình của họ hàng chúng. Với kích thước khoảng 2,5 micromet, chúng không chỉ lớn hơn virus khác về mặt vật lý mà bộ gen của chúng cũng rất mở rộng, chứa hàng triệu thông tin di truyền.
Điều đó cho phép chúng đạt được mức độ tự chủ vốn không phổ biến ở các loại virus khác, giúp chúng sao chép và phiên mã DNA mà không cần đến bộ máy tế bào của vật chủ.
Những khả năng như vậy khiến virus khổng lồ trở thành đối tượng nghiên cứu hấp dẫn và có khả năng đóng vai trò quan trọng trong việc cân bằng sinh thái. Phát hiện về virus khổng lồ tại dải băng Greenland đánh dấu một bước tiến quan trọng đầu tiên.
Nhà nghiên cứu Perini lưu ý: “Chúng tôi đã phân tích các mẫu từ nhiều dạng băng khác nhau và tìm thấy những virus khổng lồ đang hoạt động ở những khu vực có vi tảo sắc tố thống trị”.
Tiết lộ này làm sáng tỏ một hệ sinh thái sôi động, dù rất nhỏ, phát triển mạnh trong điều kiện trước đây được cho là cằn cỗi. Hệ sinh thái này gồm vi khuẩn, nấm và sinh vật nguyên sinh – tất cả đều tập trung xung quanh tảo. Trong đó, các loại virus khổng lồ có lẽ đóng vai trò then chốt trong việc kiểm soát sự nở hoa của tảo.
Sự hiện diện của mARN
Bất chấp việc sở hữu kích thước được coi là khổng lồ, những virus này vẫn tránh được sự quan sát bằng mắt thường của con người và thậm chí cả kính hiển vi thông thường. “Khám phá của chúng tôi được thực hiện bằng cách phân tích DNA từ các mẫu được thu thập” - bà Perini cho biết và cung cấp thêm thông tin, họ đã sàng lọc các bộ dữ liệu lớn để tìm ra các dấu hiệu cho thấy các loại virus khổng lồ.
mARN (viết tắt của “messenger RNA” - RNA thông điệp), một loại RNA có chức năng quan trọng trong quá trình tổng hợp protein trong tế bào. mARN bị phân hủy nhanh chóng trừ khi được các sinh vật sống tích cực sản xuất. Sự hiện diện của mRNA trong khu vực, càng khẳng định thêm hoạt động của các loại virus khổng lồ trên băng.
Mặc dù tiềm năng của những loại virus khổng lồ này trong việc kiểm soát tảo và giảm thiểu băng tan do hiện tượng nóng lên toàn cầu đầy hứa hẹn nhưng vẫn còn nhiều điều chưa biết.
“Vật chủ và cơ chế chính xác của chúng vẫn chưa rõ ràng. Một số có thể nhắm mục tiêu trực tiếp vào sinh vật nguyên sinh, số khác nhắm trực tiếp vào tảo” – bà Perini lưu ý. Nghiên cứu của bà nhằm mục đích tìm hiểu sâu hơn về những tương tác này, với nhiều phát hiện dự kiến sẽ được công bố vào cuối năm 2024.
Xác nhận vai trò của virus khổng lồ
Nghiên cứu về những loại virus khổng lồ này không chỉ giúp chúng ta mở rộng hiểu biết về sinh học của virus mà còn mở ra những con đường mới trong khoa học môi trường.
Bằng cách khám phá sâu hơn những sinh vật này, các nhà khoa học như Perini hy vọng sẽ mở ra các giải pháp tự nhiên cho một số thách thức do biến đổi khí hậu đặt ra. Khi Bắc Cực tiếp tục phát triển dưới áp lực của hiện tượng nóng lên toàn cầu, vai trò của những loại virus này có thể trở nên quan trọng hơn bao giờ hết.
Nghiên cứu còn thể hiện một bước quan trọng trong việc tìm hiểu sự tương tác phức tạp của sự sống ở một trong những môi trường khắc nghiệt nhất Trái đất.
Ngoài việc điều hòa tảo trên băng Greenland, các virus khổng lồ còn đóng một số vai trò quan trọng khác. Bộ gen lớn cho phép chúng thực hiện các chức năng phức tạp, thường độc lập với tế bào chủ, điều này khiến chúng khác biệt với các loại virus thông thường.
Trong môi trường biển, chúng có thể kiểm soát quần thể tảo nở hoa có hại, bảo vệ sinh vật biển và nghề cá. Virus khổng lồ này cũng ảnh hưởng đến sự đa dạng của vi sinh vật và các chu kỳ dinh dưỡng, vốn rất quan trọng đối với sức khỏe hệ sinh thái.
Trong nghiên cứu y sinh, cấu trúc di truyền độc đáo của virus khổng lồ cung cấp những hiểu biết sâu sắc về sự tiến hóa của virus và nguồn gốc của sự sống. Nghiên cứu các virus khổng lồ có thể tiết lộ những khía cạnh mới về điều hòa gen và sao chép virus, có khả năng dẫn đến những đột phá trong các liệu pháp chống virus.
Ngoài ra, những virus này có thể hỗ trợ trong công nghệ sinh học, chẳng hạn như chỉnh sửa gen, nhờ bộ gen lớn và linh hoạt của chúng.
Virus khổng lồ hứa hẹn sẽ xuất hiện trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ khoa học môi trường đến nghiên cứu y học, cung cấp các công cụ và quan điểm mới để giải quyết các thách thức toàn cầu.
