Thế giới vi sinh

[Oshin]

Sinh vật sống trong... nýớc sôi



Vi khuẩn ýa nhiệt thýờng tập trung quanh những miệng phun khói và nýớc nóng dýới ðáy biển.

Các nhà khoa học vừa phát hiện ra một loài vi khuẩn sống dýới ðáy biển có thể tãng trýởng và sinh sản ngay cả trong khu vực áp suất cao và bị ðun nóng ðến 121 ðộ C. Kỷ lục chịu nóng mới này ðã khiến họ phải ðặt lại câu hỏi: sinh vật có thể chịu ðýợc nhiệt ðộ bao nhiêu.

Loài vi khuẩn mới, có tên gọi không chính thức là Strain 121, ðýợc tìm thấy cùng nõi với hầu hết các vi khuẩn ýa nhiệt khác - cách mặt biển vài km, áp vào thành những miệng hố phun nýớc nóng.

Nãm ngoái, Derek Lovley, giáo sý vi trùng học tại Ðại học Amherst ở Massachusetts, và cộng sự ðã phân lập Strain 121 từ một miệng phun dýới ðáy biển, cách bang Washington 322 km và sâu gần 2,4 km dýới Thái Bình Dýõng. Khi ðặt chúng vào trong một thùng áp suất cao - thýờng ðýợc sử dụng ðể tiệt trùng thiết bị y tế - ở nhiệt ðộ 121 ðộ C, dòng vi khuẩn này vẫn tiếp tục tãng trýởng và sinh sôi.

"Nhiệt ðộ ðó ðủ ðể giết chết tất cả các dạng sống chúng ta từng biết", Lovley nói.

Trýớc kia, giới hạn nhiệt cho sự sống ðýợc xác lập là 113 ðộ C, một kỷ lục do nhóm vi khuẩn Pyrolobus fumarii nắm giữ. Craig Cary, một chuyên gia về vi khuẩn ýa nhiệt tại Ðại học Delaware ở Lewes, cho biết phát hiện về Strain 121 là kỳ tích "không thể tin nổi". Nhýng ông cũng phỏng ðoán rằng sẽ còn những vi khuẩn khác qua mặt chúng trong lĩnh vực này.

B.H. (theo National Geographic)

[Oshin]

Loài động vật nào có cấu tạo đơn giản nhất?

Loài động vật có cấu tạo đơn giản nhất là một loài thuộc phân giới động vật đa bào chưa chính thức, nghành Placozoa (Sau này học lên nữa các em sẽ biết được cụ thể hơn về phân chia các loài trong sinh giới như thế nào). Loài động vật này có tên khoa học là Trichoplax adhaerens, có chiều dài dưới 0,5 mm, được các nhà khoa học phát hiện lần đầu tiên vào năm 1883 tại nước áo. Cơ thể của loài này h́nh dẹt, chỉ có hai lớp màng tế bào. Tuy chưa phải là loài động vật nhỏ nhất nhưng đây là loài động vật có cấu tạo đơn giản nhất.

[Robot]

Dýới lớp vỏ Trái ðất, có... sự sống?

Trong suốt 20 nãm qua, các nhà khoa học ðã hâm nóng lên ý kiến cho rằng phần lớn sự sống trên Trái ðất không tồn tại trên bề mặt Trái ðất mà là ở dýới lớp vỏ của nó. Thuyết này ðã làm dấy lên những ý kiến mới về nguồn gốc sự sống trên Trái ðất, và coi ðây là cõ sở ðể tìm kiếm sự sống trên các hành tinh khác. Thế nhýng câu hỏi mà các nhà khoa học nghiên cứu sự sống bên dýới lớp vỏ Trái ðất ðang ðau ðầu tìm lời giải ðáp là: Nhiệt ðộ bao nhiêu là "ngýỡng" cho sự sống tồn tại?

Strain 121 - kẻ chịu nóng phi thýờng



Ðáy biển, nõi chứa những bí mật về Trái ðất thời xa xýa.

Vì các nhà khoa học tin rằng Trái ðất ðã gần nhý tan chảy vào một thời ðiểm nào ðấy trong quá khứ, lời giải cho bài toán trên có thể sẽ giúp họ hiểu ðýợc sự sống ðã bắt ðầu tiến hóa nhý thế nào trên Trái ðất. Derek Lovley, nhà vi sinh học thuộc ÐH Massachusetts (Mỹ ), cho biết: "Nếu Trái ðất phải nguội ðến một nhiệt ðộ nào ðấy ðể sự sống có thể tồn tại ðýợc, chắc hẳn trýớc ðấy rất lâu, hành tinh của chúng ta phải có sự sống ở nhiệt ðộ cao. Phần lớn dạng sống tồn tại bên dýới lớp vỏ ðều là vi khuẩn - chúng sử dụng hydro và các khoáng chất nhý sắt ðể lấy nãng lýợng từ các nguồn thức ãn, giống nhý cách con ngýời sử dụng oxy ðể lấy nãng lýợng từ thực phẩm của chúng ta."

Lovley ðang phụ trách một cuộc nghiên cứu về lũ vi khuẩn này. Ông ðã phát hiện ra hàng chục loại khác nhau, trong ðó có Strain 121, vi khuẩn phát triển ở 121oC - nhiệt ðộ cao nhất hiện nay có sự sống. Phát triển ở 121oC là khả nãng hết sức phi thýờng, bởi vì ðã hõn một thế kỷ nay, ðây chính là nhiệt ðộ mà giới y học dùng ðể... diệt khuẩn. Các nhà khoa học nghĩ rằng nhiệt ðộ nhý thế là ðủ cao ðể giết hết mọi dạng sống.

Rõi vào trạng thái ngủ ðông khi nhiệt ðộ xuống dýới 80oC, Strain 121 sống trong các ống thuỷ nhiệt dýới thềm ðại dýõng. Các ống này phun ra dòng nýớc nóng giàu hydro và khoáng chất từ sâu dýới lớp vỏ Trái ðất lên bề mặt. Trong vài nãm qua, giới khoa học ðã xác ðịnh ðýợc rằng các loại vi khuẩn khác cũng sống trong và xung quanh ống thuỷ nhiệt tại nhiệt ðộ trên 100oC. Theo lời của Lovley, Strain 121 chỉ "mở ra cánh cửa sổ cho thấy sự sống có thể tồn tại rộng hõn một chút mà thôi."

[Robot]

Đi sâu vào vỏ Trái đất...



Càng đến gần lõi Trái đất, nhiệt độ càng nóng khủng khiếp.

Jack Farmer, nhà sinh vật học vũ trụ thuộc ĐH bang Arizona tại Tempe (Mỹ ), cho biết: "Cánh cửa sổ sự sống này mở ra, giúp nới rộng tiềm năng cho sự sống phát triển và tồn tại ở những nơi khác trong hệ Mặt trời và xa hơn nữa. Khi nhiệt độ "ngưỡng" cho sự sống tăng lên, chúng ta có cơ hội mới để tìm được những môi trường sống khác, trong đó môi trường thuỷ nhiệt bên dưới bề mặt có vai trò quan trọng bậc nhất."

John Delaney, một nhà địa chất biển thuộc ĐH Washington ở Seatle (Mỹ ), đã tiến hành cuộc thám hiểm xuống đáy biển, mang về một đoạn ống thuỷ nhiệt có Strain 121 sinh sống. Theo Delaney, công việc khảo sát những môi trường như thế giúp cho giới nghiên cứu hình dung được ít nhiều về sự sống ở sâu dưới lớp vỏ Trái đất, nơi có nhiệt độ rất cao. Nhóm thám hiểm đã sử dụng một tàu ngầm điều khiển từ xa để cắt lấy và mang lên bề mặt một đoạn ống thuỷ nhiệt tại Juan de Fuca Ridge, 322km ngoài khơi Washington, sâu 2,4km dưới đáy Thái Bình dương. Thềm đại dương ở đây rất lạnh với nhiệt độ khoảng 2oC, nhưng sâu xuống bên dưới, nhiệt độ tăng dần lên đến cực độ.

Delaney nói: "Nếu mô phỏng điều kiện ở đây bằng cách cho nước nóng thoát ra theo một khe nứt, bạn sẽ tạo được một ống khói sulfide, hay còn gọi là ống thuỷ nhiệt. Và chiếc ống khói sulfide này sẽ rất lạnh ở bên ngoài (2oC-3oC), đồng thời rất nóng ở bên trong (hàng trăm độ ). Theo tính toán, chúng ta sẽ thấy các loại vi khuẩn khác nhau trên thành ống. Khi nhiệt độ càng ngày càng nóng lên, lũ vi khuẩn sẽ dần dần ít đi, đến lúc chúng ta xác định được giới hạn sự sống trong những điều kiện như thế."

Các loại vi khuẩn như Strain 121 sống trong môi trường thiếu carbon hữu cơ được gọi là archaea (thái cổ ). So về phương diện gien, archaea rất khác với các loại vi khuẩn trông giống chúng, vì bọn này cần chất hữu cơ và quang hợp để tồn tại. Việc khám phá ra Strain 121 giúp củng cố thêm giả thuyết mà một số nhà khoa học nêu ra, cho rằng dạng sống đầu tiên trên Trái đất chính là archaea - những sinh vật sống tại nhiệt độ cao qua các phản ứng hoá học với hydro và sắt. Lovley nói: "Dường như chúng là các chi gần nhất với tổ tiên chung của sự sống hiện nay. Tất cả đều là vi khuẩn siêu nhiệt sống ở nhiệt độ cao khủng khiếp."

Có sự sống bên ngoài Trái đất?



Ống thuỷ nhiệt, môi trường sống khắc nhiệt bậc nhất.

Theo Delaney, trong buổi sơ khai của Trái đất, các vụ phun trào núi lửa xảy ra trên thềm đại dương khi phần lõi Trái đất tách ra khỏi lớp vỏ. Các vụ phun trào này có thể đã khiến cho hydro và khoáng chất như sắt, sulfur trộn lẫn vào nhau, và vi khuẩn phát triển mạnh trên hỗn hợp này. Delaney cho biết: "Có thể đây là một trong những con đường mà sự sống trên Trái đất đã đi qua. Nếu điều này là đúng, việc nghiên cứu ống thuỷ nhiệt sẽ là một tiến bộ trong quá trình tìm hiểu động lực của hệ thống này, đồng thời hỗ trợ cho công cuộc tìm kiếm sự sống trên các hành tinh khác."

Hệ thuỷ nhiệt tồn tại rất rộng rãi trong Thái dương hệ buổi sơ khai, và đến nay các nhà khoa học vẫn cho rằng chúng đang tồn tại dưới bề mặt nhiều "thành viên" của hệ Mặt trời, chẳng hạn như Sao Hoả, Europa và các hành tinh lớn khác. Như vậy, có lẽ vấn đề mà khoa học quan tâm bây giờ không phải là có sự sống trên các hành tinh khác hay không, mà là có sự sống trong các hành tinh đấy hay không!

Khánh Hà (Theo National Geographic)

[Robot]

Dưới đáy sông băng vẫn có vi khuẩn...

Tiếp theo việc phát hiện vi khuẩn sống ở 121 độ C, vi khuẩn trong đất bị ô nhiễm phóng xạ nặng, mới đây hơn 15 loại vi khuẩn đã được tìm thấy ở đáy một dòng sông băng tại Greenland.



Siêu vi khuẩn.

Nuôi cấy những con bọ tí hon này trong phòng thí nghiệm cực kỳ khó. Các nhà nghiên cứu Mỹ tin rằng những loại vi khuẩn mà họ nuôi cấy được chỉ là một nhóm nhỏ trong số các vi khuẩn tồn tại trong băng. Họ cho rằng kích cỡ nhỏ có thể là chìa khoá để chúng tồn tại trong những điều kiện cực kỳ khô và băng giá.

Khi Vanya Miteva và Jean Brenchley thuộc ĐH Pennsylvania thu thập các lõi băng ở độ sâu 3km bên dưới một dòng sông băng ở Greenland, họ vô cùng sửng sốt bởi số lượng vi khuẩn tìm thấy: một millilít băng tan chứa từ một tới mười tế bào. Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện phần lớn vi khuẩn cực kỳ nhỏ, phù hợp để xếp vào loại siêu vi khuẩn. Chúng có đường kính nhỏ hơn 0,3micromet. Vi khuẩn bình thường có kích cỡ 1-10micromet.

Miteva cho rằng không nên nhầm lẫn chúng với vi khuẩn nano (sự tồn tại của khuẩn nano vẫn là vấn đề gây tranh cãi kịch liệt trong giới nghiên cứu vi sinh vật). Bà cũng lưu ý rằng khoảng 70% vi khuẩn được tìm thấy trong các mẫu đất là siêu vi khuẩn. Christien Fritsen thuộc Viện Nghiên cứu Desert ở Reno, Nevada, người nghiên cứu vi khuẩn ở Nam Cực, cho biết khám phá trên có ý nghĩa quan trọng bởi chúng cho thấy "các nhà vi sinh vật có lẽ đã bỏ qua một phần lớn của đa dạng sinh học vi khuẩn. Lý do là họ thường vứt bỏ mọi thứ nhỏ hơn chừng 0,2micromet. Chúng ta đang mất nhiều thông tin''.

Trên 99% vi khuẩn trong mẫu của Miteva dường như không thể nuôi cấy trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, bà đã tìm cách nuôi cấy chừng 100 loại rồi lọc chúng để loại bỏ các vi khuẩn lớn hơn. Khi được cung cấp chất dinh dưỡng, kích cỡ của chúng tăng lên. Phân tích ADN khẳng định rằng trên 15 trong số các vi khuẩn mà nhóm nuôi cấy là loại mới.

Miteva cho rằng kích cỡ siêu nhỏ có lẽ đã giúp những vi khuẩn trên tồn tại trong băng. Kích thước nhỏ tạo cho chúng cơ hội tốt hơn để thu nhặt chất dinh dưỡng hiếm hoi ở xung quanh. Ngoài ra, vi khuẩn còn có thể cư ngụ trong những khe nứt nhỏ chứa nước lỏng.

Minh Sơn (Theo NewScientist)