Kích thước cực đại
Con người cho rằng, vi khuẩn là những sinh vật hết sức nhỏ bé và chỉ có thể quan sát được bằng kính hiển vi. Tuy nhiên, theo nghiên cứu công bố ngày 23/6 trên tạp chí Science, các nhà khoa học đã phát hiện ra một loại vi khuẩn khổng lồ màu trắng ở vùng Guadeloupe thuộc nhóm đảo Tiểu Antilles.
Vi khuẩn này, đặt tên là T. maginifica, có thể quan sát được bằng mắt thường với chiều dài tế bào trung bình hơn 9.000 micromet. Trong khi tế bào của phần lớn các loài vi khuẩn chỉ khoảng 2 - 750 micromet.
Ông Jean-Marie Volland, nhà sinh vật học hải dương làm việc tại Phòng thí nghiệm nghiên cứu hệ thống phức tạp California (Mỹ), cho biết T. maginifica có thể phát triển tới 2 cm.
Để hiểu rõ kích thước của T. maginifica đặc biệt như thế nào trong giới vi khuẩn, ông Volland ví việc tìm thấy nó như tìm thấy một người cao ngang đỉnh Everest.
Lấy ví dụ, hơn 625.000 vi khuẩn 625,000 E.coli có thể đặt vừa trên bề mặt của một vi khuẩn T. magnifica. T. maginifica không chỉ lớn hơn khoảng 1.000 lần so với vi khuẩn thông thường, mà còn dài hơn nhiều động vật đa bào, ví dụ như ruồi giấm.
Tuy nhiên, bất chấp kích thước lớn, vi khuẩn này có bề mặt rất nguyên thủy, khác hẳn vi khuẩn sống trên thực vật và động vật sống. Những vi khuẩn khổng lồ từng được phát hiện được cấu tạo từ hàng trăm đến hàng nghìn tế bào. Nhưng T. maginifica có hình dạng và kích thước gần bằng lông mi là một tế bào vi khuẩn đơn lẻ.
Ông Andreas Teske, nhà sinh vật biển tại Trường Đại học Bắc Carolina, Mỹ, đồng tác giả nghiên cứu, đánh giá: “Từ việc phát hiện ra T. maginifica, giới khoa học đánh giá cao sự đa dạng và bí ẩn của thế giới vi sinh vật. Sở hữu cấu trúc và bộ gen có khả năng thích nghi phức tạp, vi khuẩn có thể phát triển đến kích thước mà không ai có thể ngờ tới”.
T. maginifica sẽ là minh họa sống động cho sự phức tạp, có tổ chức và linh hoạt của vi khuẩn. Sự tồn tại của nó khác xa những hình dung của con người về vi khuẩn nói chung và sẽ tiếp tục mở rộng điểm nhìn của con người vì những sinh vật này.
Cấu tạo độc đáo
Từ lâu, con người cho rằng, các tế bào vi khuẩn không thể quá lớn vì những lý do liên quan đến vật lý cơ bản. Đơn cử, tế bào càng to đòi hỏi diện tích bề mặt càng lớn để hấp thụ các chất dinh dưỡng và năng lượng duy trì sự sống.
Tuy nhiên, T. maginifica đã phá vỡ các quy tắc áp dụng cho số đông bằng một cấu trúc tổ chức tinh vi tương tự tế bào của động vật, thực vật tiên tiến.
Kích thước không phải đặc điểm đáng kinh ngạc duy nhất của loài vi khuẩn sợi dài này. Nó sở hữu cấu trúc phức tạp hơn bất kỳ vi khuẩn nào khác từng được phát hiện. T. maginifica có mạng lưới màng trải rộng, có thể tạo ra năng lượng nên nó không phụ thuộc vào hấp thụ dưỡng chất qua tế bào.
Để quan sát tế bào siêu lớn của T. maginifica, nhóm của Volland đã chụp cắt lớp X-quang, dùng kính hiển vi quét laser đồng tiêu và kính hiển vi điện tử truyền qua.
Từ đó, họ phát hiện trong khi phần lớn vi khuẩn có vật liệu di truyền trôi nổi tự do bên trong tế bào, tế bào của T. maginifica chứa ADN bên trong những túi nhỏ có màng gọi là pepin vì chúng trông giống những hạt nhỏ trong trái dưa hấu.
Pepin là điểm tạo nên sự khác biệt giữa T. maginifica và các vi khuẩn khác. Vì ADN được giữ trong pepin đồng nghĩa vật chất di truyền được tách ra khỏi tế bào, từ đó T. maginifica có thể kiểm soát cơ thể tốt hơn và phức tạp hơn.
Ông Volland cho biết: Phát hiện này rất thú vị và đặt ra nhiều câu hỏi bởi cấu tạo của T. maginifica rất hiếm thấy ở vi khuẩn. Trên thực tế, pepin là đặc điểm của những tế bào phức tạp hơn, cấu thành nên cơ thể người, động vật hoặc thực vật tiên tiến.
Chúng tôi muốn tìm hiểu pepin là gì và công năng chính xác của chúng là gì, cũng như chúng đóng vai trò như thế nào trong quá trình tiến hóa theo kích thước khổng lồ ở vi khuẩn.
T. maginifica lần đầu tiên được phát hiện dưới dạng những sợi mỏng dài màu trắng trên bề mặt lá cây mục nát ở đầm lầy ngập mặn tại Guadeloupe.
Chúng sinh sôi trên trầm tích ở đáy vùng nước giàu lưu huỳnh, nơi chúng tận dụng năng lượng hóa học của lưu huỳnh và sử dụng oxy từ nước để sản xuất đường. T. maginifica cũng có thể tạo ra thức ăn từ carbon dioxide.
Theo ông Volland, với cấu trúc đặc biệt về mặt hóa sinh, T. maginifica thậm chí có thể giao tiếp, phát đi tín hiệu, hình thành hành vi xã hội. Coi T. maginifica là một vi sinh vật nhân sơ không đúng nhưng để xếp chúng vào nhóm sinh vật nhân thực thì chưa hoàn toàn chính xác.
Còn bà Petra Anne Levin, nhà sinh vật học tại Trường Đại học Washington, Mỹ, bày tỏ: T. maginifica nhắc nhở giới khoa học và con người nói chung không nên đánh giá thấp vi khuẩn như những sinh vật đơn giản vì hình dung đó đã lỗi thời. Vi khuẩn có khả năng thích nghi vô tận. Chúng tôi hy vọng sẽ tiếp tục tìm thấy chúng với nhiều kích cỡ khác nhau.
