Virus RNA trong đại dương có thể ảnh hưởng đến cách carbon và năng lượng chảy qua toàn bộ hệ sinh thái. Ảnh: Getty Images
Bài viết liên quan:
Các nhà khoa học cho biết, hàng nghìn loại virus bí ẩn được phát hiện gần đây ẩn náu trong các đại dương trên thế giới có thể gây ảnh hưởng rất lớn đến các hệ sinh thái, một phần là do “lập trình lại” các vật chủ mà chúng lây nhiễm, Livescience đưa tin.
Nghiên cứu mới, được công bố hôm thứ Năm (9/6) trên tạp chí Khoa học, tập trung vào các virus có chứa RNA, một người anh em họ phân tử của DNA. Ví dụ về virus RNA có rất nhiều trong bệnh ở người; ví dụ, coronavirus và virus cúm đều dựa trên RNA. Tuy nhiên, khi nói đến virus RNA trong đại dương, các nhà khoa học chỉ đang tìm hiểu về sự đa dạng có thể được tìm thấy và phạm vi vật chủ mà chúng có thể lây nhiễm.
Chia sẻ với tạp chí khoa học Live Science, đồng tác giả đầu tiên Guillermo Dominguez-Huerta, học giả về sinh thái học virus tại Đại học Bang Ohio (OSU) vào thời điểm nghiên cứu nói: “Chúng tôi chắc chắn rằng hầu hết các vi rút RNA trong đại dương đang lây nhiễm vi sinh vật nhân chuẩn, do đó nấm và sinh vật nguyên sinh là chủ yếu, còn ở mức độ thấp hơn chủ yếu là động vật không xương sống”. Tác giả này lưu ý rằng, sinh vật nhân chuẩn là sinh vật có các tế bào phức tạp chứa vật liệu di truyền của chúng bên trong nhân.
Các vật chủ virus này – cụ thể là nấm và sinh vật nguyên sinh, bao gồm tảo và amip – kéo carbon dioxide ra khỏi khí quyển và do đó ảnh hưởng đến lượng carbon được lưu trữ trong đại dương. Theo Steven Wilhelm, điều tra viên chính của Nhóm nghiên cứu sinh thái vi sinh vật dưới nước tại Đại học Tennessee Knoxville, người không tham gia vào nghiên cứu mới này, bằng cách lây nhiễm cho những sinh vật này, virus RNA có thể ảnh hưởng đến cách carbon chảy qua đại dương.
Theo ông Wilhelm: “Với sự phong phú của các hạt virus RNA, việc phát hiện này có thể sẽ giúp tiếp tục xây dựng câu chuyện về mức độ quan trọng của virus trên thế giới đối với cách năng lượng và dòng chảy carbon”.
Vi rút ở khắp mọi nơi
Đầu năm nay, Dominguez-Huerta và các đồng nghiệp của ông báo cáo đã tìm thấy hơn 5.500 vi rút RNA chưa được xác định trước đây trong các đại dương trên thế giới.
Nghiên cứu đó được xuất bản ngày 7 tháng 4 trên tạp chí Khoa học, nhóm nghiên cứu đã phân tích 35.000 mẫu nước được thu thập từ 121 địa điểm trên 5 đại dương bởi Tara Oceans Consortium, một nghiên cứu toàn cầu đang diễn ra nhằm kiểm tra tác động của biến đổi khí hậu đối với các đại dương. Những mẫu nước này chứa đầy sinh vật phù du – những sinh vật nhỏ bé trôi theo dòng chảy và thường đóng vai trò là vật chủ cho virus RNA. Để phát hiện ra các vi rút trong các sinh vật phù du này, các nhà nghiên cứu đã sàng lọc tất cả RNA trong tế bào của sinh vật phù du để tìm ra một đoạn mã di truyền cụ thể, được gọi là gen RdRp.
Dominguez-Huerta, người hiện đang làm tư vấn khoa học cho một công ty có tên là Virosphaera, cho biết: “Đó là trình tự mã hóa… duy nhất phổ biến trên tất cả các virus RNA. Tuy nhiên, gen RdRp không có trong tế bào và các loại virus khác.
Cuối cùng, nhóm nghiên cứu đã tìm thấy rất nhiều vi rút RNA ẩn mình trong sinh vật phù du đến mức họ đề xuất tăng gấp đôi số lượng phyla vi rút RNA – loại phân loại rộng ngay dưới “vương quốc” – từ 5 lên 10 để phân loại tất cả.
Từ đó, các nhà nghiên cứu muốn hiểu rõ hơn về cách những loại virus này được phân phối trên toàn cầu và những vật chủ mà chúng nhắm mục tiêu.
Các nhà khoa học xác định rằng các cộng đồng virus có thể được sắp xếp thành 4 khu vực chính: Bắc Cực, Nam Cực, Ôn đới và Nhiệt đới, nghĩa là gần bề mặt đại dương, nghĩa là khoảng từ 656 đến 3.280 feet (200 đến 1.000 mét) dưới nước. Điều thú vị là sự đa dạng của vi rút dường như cao nhất ở các vùng cực, mặc dù có nhiều loại vật chủ hơn để lây nhiễm ở các vùng nước ấm hơn.
Đồng tác giả đầu tiên Ahmed Zayed, một nhà khoa học nghiên cứu tại Khoa Vi sinh tại OSU, cho biết: “Virus, khi nói đến sự đa dạng, không thực sự quan tâm đến việc nước lạnh đến mức nào. Phát hiện này cho thấy rằng, ở gần các cực, nhiều loại virus có khả năng cạnh tranh cho cùng một vật chủ.
Để xác định các vật chủ lan truyền này, nhóm đã sử dụng một số chiến lược; chẳng hạn, một phương pháp liên quan đến việc so sánh bộ gen của vi-rút RNA có vật chủ đã biết với bộ gene của vi-rút mới phát hiện và một phương pháp khác liên quan đến việc tìm kiếm các đoạn RNA vi-rút hiếm trong bộ gen của tế bào chủ, nơi đôi khi các bit RNA có thể bị bỏ lại. Phân tích này cho thấy nhiều vi rút RNA trong đại dương lây nhiễm nấm và động vật nguyên sinh, một số lây nhiễm động vật không xương sống và một phần nhỏ lây nhiễm vi khuẩn.
Nhóm nghiên cứu cũng bất ngờ phát hiện ra rằng 95 trong số các loại virus mang gen mà chúng đã “đánh cắp” từ tế bào chủ của chúng. Trong vật chủ, những gen này giúp chỉ đạo các quá trình trao đổi chất trong tế bào. Các tác giả kết luận: Khám phá này cho thấy rằng vi rút đã làm rối tung quá trình trao đổi chất của vật chủ theo một cách nào đó, có khả năng là để tối đa hóa việc sản sinh ra các hạt vi rút mới, các tác giả kết luận.
Dominguez-Huerta lưu ý rằng một số nghiên cứu quy mô nhỏ hơn đã gợi ý về khả năng quét gen này trong quá khứ.
Sau khi xác định vật chủ nào có khả năng lây nhiễm vi-rút đại dương, nhóm nghiên cứu xác định rằng khoảng 1.200 vi-rút có thể tham gia vào quá trình xuất khẩu carbon – quá trình carbon được chiết xuất từ khí quyển, đưa vào các sinh vật biển và sau đó “xuất khẩu” ra biển sâu, rồi những sinh vật đó chìm xuống đáy biển sau khi chết.
Theo Viện Nghiên cứu Thủy cung Vịnh Monterey(mở trong tab mới). Vì lý do này, xuất khẩu carbon là một yếu tố quan trọng mà các nhà khoa học đưa vào các mô hình biến đổi khí hậu. Nghiên cứu mới cho thấy sự lây nhiễm của các sinh vật biển bởi vi rút RNA có thể là một yếu tố khác, chưa được công nhận trước đây thúc đẩy dòng chảy carbon trong đại dương, trong đó vi rút làm thay đổi hoạt động tế bào của các vật chủ mà chúng lây nhiễm.
Theo Wilhelm, virus RNA cũng có thể thúc đẩy dòng chảy carbon bằng cách tách vật chủ của chúng ra và làm tràn carbon cô lập ra đại dương, vì virus thường bùng phát ra khỏi vật chủ sau khi nhân lên nhanh chóng bên trong chúng.
Không Ngộ
