Ẩn sâu bên dưới vùng biển băng giá rộng lớn của Nam Đại Dương là một thế giới phức tạp và phần lớn chưa được khám phá của sự sống vi sinh vật. Ảnh: Shutterstock

Tảng băng khổng lồ Đại Tây Dương

Vùng biển bao quanh Nam Cực có vẻ xa xôi và trống trải, nhưng nó âm thầm giúp điều chỉnh khí hậu của hành tinh. Khu vực này được gọi là Nam Đại Dương, hấp thụ một lượng nhiệt và khí carbon dioxide khổng lồ từ khí quyển. Phần lớn công việc đó được thực hiện bởi sinh vật phù du, những sinh vật siêu nhỏ trôi nổi theo dòng hải lưu nhưng đóng vai trò trung tâm trong cân bằng carbon của Trái đất.

Một nghiên cứu mới được công bố ngày 9/3 trên Tạp chí Nature Communications cung cấp một trong những cái nhìn chi tiết nhất từ ​​trước đến nay về cấu trúc di truyền của các sinh vật này. Bằng cách lập bản đồ DNA của chúng, các nhà khoa học đang bắt đầu khám phá cách thức hoạt động của hệ sinh thái ẩn giấu này và tại sao nó lại quan trọng đối với tương lai của khí hậu.

Nghiên cứu này dựa trên gần 10 làm việc do nhà sinh hóa học Nicolas Cassar thuộc Trường Môi trường Nicholas của Đại học Duke dẫn đầu, cùng với một nhóm nghiên cứu quốc tế. Mục tiêu của họ là hiểu rõ hơn về cách đời sống vi sinh vật của một trong những môi trường khắc nghiệt nhất trên Trái đất ảnh hưởng đến các hệ thống toàn cầu.

“Nam Đại Dương vô cùng rộng lớn và đóng vai trò không nhỏ trong việc hấp thụ nhiệt và carbon từ khí quyển,” Cassar nói. “Chúng tôi muốn hiểu rõ hơn về sự đa dạng vi sinh vật trong khu vực này, bởi vì những vi sinh vật đó ảnh hưởng đến chu trình carbon theo những cách khác nhau.”

Sức mạnh tiềm ẩn của thực vật phù du

Trong số các sinh vật này có thực vật phù du, những sinh vật biển siêu nhỏ thực hiện khoảng một nửa tổng lượng quang hợp trên Trái đất. Nhờ đó, chúng loại bỏ một lượng lớn khí carbon dioxide khỏi khí quyển.

Để nghiên cứu chúng, các nhà nghiên cứu đã kiểm tra DNA từ các mẫu nước thu thập được trên khắp Nam Đại Dương trong một chuyến thám hiểm kéo dài ba tháng vào cuối năm 2016 và đầu năm 2017. Sau khi giải trình tự vật liệu di truyền, họ đã so sánh nó với các danh mục gen hiện có và nhóm các mẫu dựa trên các đặc điểm chung, bao gồm cả khả năng thích nghi với môi trường lạnh.

Các phát hiện đã hé lộ một lỗ hổng lớn trong kiến ​​thức hiện tại. Ít nhất một phần ba số gen được xác định không xuất hiện trong các danh mục gen biển hiện có, cho thấy còn rất nhiều điều chưa biết về vi sinh vật biển.

“Khi chúng tôi xem xét các cơ sở dữ liệu, một phần lớn các gen này không hề có trong đó. Đó là dấu hiệu cho thấy chúng ta đang khám phá những vùng lãnh thổ di truyền phần lớn chưa được nghiên cứu,” ông nói.

Các hệ sinh thái riêng biệt bên dưới bề mặt

Nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng các quần thể vi sinh vật phân bố không đồng đều khắp Nam Đại Dương. Thay vào đó, chúng tạo thành các hệ sinh thái riêng biệt được định hình bởi các mô hình lưu thông đại dương. Một số phát triển mạnh ở vùng nước mặt lạnh, trong khi những loài khác được tìm thấy ở độ sâu lớn hơn.

Theo Cassar, bước tiếp theo là nghiên cứu chi tiết hơn về sự đa dạng di truyền mới được phát hiện này để hiểu rõ hơn về cách nó ảnh hưởng và phản ứng với biến đổi khí hậu.

“Vi sinh vật điều chỉnh phần lớn thành phần hóa học của đại dương,” ông nói. “Để hiểu được Nam Đại Dương sẽ ảnh hưởng đến khí hậu tương lai như thế nào, chúng ta cần hiểu rõ các gen kiểm soát các quá trình vi sinh vật đó.”