Các nhà khoa học Trung Quốc vừa công bố phát hiện đáng kinh ngạc về hơn 6.700 loài sinh vật mới tại rãnh Mariana, khe vực sâu nhất Trái Đất. Nghiên cứu này mở ra những hiểu biết mới về sự sống trong môi trường khắc nghiệt và tiềm năng tài nguyên của vực thẳm.
Các nhà khoa học Trung Quốc đã khởi động "Kế hoạch Nghiên cứu Môi trường và Sinh thái Rãnh Mariana (MEER)" và công bố những thành tựu nghiên cứu đầu tiên vào ngày 7 tháng 3. 4 bài báo liên quan đã được đăng trên tạp chí quốc tế hàng đầu Cell , bao gồm một bài viết tổng quan về toàn bộ dự án và ba bài nghiên cứu tập trung vào vi sinh vật nhân sơ, động vật không xương sống (tôm móc câu) và động vật có xương sống (cá) ở vực thẳm. Nghiên cứu lần đầu tiên hé lộ một cách có hệ thống chiến lược thích nghi cuộc sống và tiềm năng tài nguyên của hệ sinh thái vực thẳm, mở rộng nhận thức của con người về quá trình sống trong môi trường khắc nghiệt.
Nhóm nghiên cứu đã xây dựng bộ dữ liệu gen vi sinh vật biển sâu hoàn chỉnh nhất cho đến nay. Họ đã xác định được 7.564 bộ gen đại diện ở cấp độ loài. Trong đó, khoảng 89,4% tương đương 6.762 loài là những loài mới chưa từng được báo cáo trước đây. Sự đa dạng của chúng tương đương với tổng số lượng vi sinh vật biển đã biết trên toàn cầu.
Vùng vực thẳm (độ sâu lớn hơn 6.000 mét) của biển sâu có đặc điểm là áp suất tĩnh lớn, nhiệt độ thấp và gần như hoàn toàn tối. Rãnh Mariana là rãnh biển sâu nhất được biết đến trên Trái Đất, với độ sâu tối đa là 10.000 mét dưới mực nước biển. Theo các nhà khoa học, rãnh này được hình thành do mảng Thái Bình Dương bị hút chìm xuống dưới mảng Á-Âu và đã tồn tại khoảng 60 triệu năm.
Các nhà khoa học đã phát hiện ra một hệ sinh thái phát triển mạnh mẽ bất thường ở nơi sâu nhất đại dương. Nghiên cứu cho thấy, vi sinh vật vực thẳm sử dụng hai chiến lược thích nghi là "tinh giản" và "đa năng" để tồn tại trong môi trường áp suất cao, nhiệt độ thấp và ít dinh dưỡng của vực thẳm. Ví dụ, vi sinh vật có thể sử dụng các hợp chất thơm làm nguồn dinh dưỡng để đối phó với môi trường sống ít dinh dưỡng, hỗ trợ sự phát triển của hệ sinh thái vực thẳm.
"Tôm móc câu biển sâu", loài sinh vật định cư thành công nhất ở các rãnh biển siêu sâu, phân bố rộng rãi trong tất cả các rãnh được lấy mẫu. Tuy nhiên, kiến thức về khả năng thích nghi di truyền và động lực quần thể của chúng còn hạn chế. Nghiên cứu phát hiện ra rằng bộ gen của tôm móc câu đạt 13,92GB, gấp hơn 4 lần bộ gen của con người (3,2GB), lập kỷ lục mới về bộ gen của bộ giáp xác chân khớp (Amphipoda). Tôm móc câu biển sâu ở bồn địa biển Philippines khác biệt về mặt di truyền so với ở rãnh Mariana và rãnh Yap, cho thấy sự phân chia địa lý của địa hình vực thẳm dẫn đến sự cách ly di truyền.
Các nhà nghiên cứu cũng đã tiến hành lắp ráp bộ gen của 12 loài, bao gồm 11 loài cá biển sâu. Họ tái tạo lại lịch sử định cư của cá xương cứng ở biển sâu và tiết lộ ảnh hưởng tổng thể của môi trường biển sâu đối với cá. Kết quả nghiên cứu đặt ra nghi vấn về mối tương quan tuyến tính giữa hàm lượng trimethylamine N-oxide (TMAO) và độ sâu đã được công nhận trước đây. Họ phát hiện ra rằng TMAO không phải là "vũ khí" duy nhất chống lại áp suất cao. Sự tích tụ axit béo không bão hòa đa cũng có thể duy trì tính lưu động của màng tế bào, giúp cá chống lại điều kiện môi trường áp suất cao.
Năm 2021, các nhà khoa học Trung Quốc đã sử dụng tàu lặn có người lái "Fendouzhe" do Trung Quốc tự phát triển để thực hiện "Kế hoạch Nghiên cứu Môi trường và Sinh thái Rãnh Mariana". Trong thời gian nghiên cứu, tàu lặn có người lái "Fendouzhe" đã lặn ba lần ở độ sâu 10.000, 9.000 và 8.000 mét, mỗi lần hoạt động dưới nước hơn 6 giờ. Kế hoạch quan sát và lấy mẫu dưới nước với mật độ cao này đã tạo ra cơ hội chưa từng có cho nghiên cứu khoa học tại chỗ ở các rãnh biển sâu.
Cho đến nay, nghiên cứu đã hoàn thành 33 lần lặn ở rãnh Mariana và các rãnh lân cận như rãnh Yap và bồn địa biển Philippines, hoạt động ở độ sâu từ 5.926 đến 10.909 mét. Tổng thời gian hoạt động dưới đáy biển đã vượt quá 2.000 giờ. Các nhà khoa học đã thu thập thành công mẫu vi sinh vật vực thẳm Challenger từ 227 lõi piston (khoảng 1.700 mẫu trầm tích phân lớp), 12 mẫu nước biển được lọc tại chỗ và các mẫu sinh vật biển sâu điển hình (động vật giáp xác chân khớp và cá) ở độ sâu từ 6.000 đến 10.900 mét.
Dựa trên kế hoạch MEER và các kết quả nghiên cứu liên quan, các nhà khoa học đã xây dựng cơ sở dữ liệu sinh vật vực thẳm lớn nhất thế giới hiện nay và đã đưa vào hoạt động gần đây. Cơ sở dữ liệu này bao gồm bộ dữ liệu bộ gen vi sinh vật, bộ dữ liệu bộ gen của tôm móc câu và cá.
Nguồn: ETtoday
CÙNG CHUYÊN MỤC
