Một nhóm các nhà khoa học quốc tế mới đây đã có những phát hiện mới về hệ vi sinh vật sống bên trong các rạn san hô, hé lộ kho tàng vi khuẩn chưa từng được biết đến với tiềm năng lớn trong y học và công nghệ sinh học.
Được công bố trên tạp chí Nature, nghiên cứu với sự tham gia của các nhà khoa học từ Đại học Galway (CH Ireland) cho thấy mỗi loài san hô đều là nơi cư trú của một cộng đồng vi khuẩn đặc trưng riêng biệt. Những vi sinh vật này tạo nên một lớp đa dạng sinh học “vô hình” bên trong các rạn san hô mà trước đây giới khoa học chưa từng hiểu rõ.
Rạn san hô từ lâu đã được ví như “rừng nhiệt đới của đại dương” vì là môi trường sống của khoảng một phần ba các sinh vật biển có thể quan sát bằng mắt thường. Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì đa dạng sinh học, thu hút dịch vụ du lịch và thúc đẩy chu trình dinh dưỡng trong hệ sinh thái biển.
Tuy nhiên, theo các nhà khoa học, phần lớn sự đa dạng thực sự của rạn san hô lại nằm ở cấp độ vi mô. Hệ vi sinh vật này bao gồm vi khuẩn, nấm, virus, vi khuẩn cổ và tảo sống bên trong mô san hô, tạo thành một hệ cộng sinh phức tạp được gọi là “holobiont”, yếu tố then chốt giúp san hô tồn tại và phát triển.
Trong nghiên cứu quy mô lớn thuộc liên minh Tara Pacific, các nhà khoa học đã phân tích mẫu hệ vi sinh vật từ 99 rạn san hô trải dài trên 32 hòn đảo ở Thái Bình Dương. Từ đó, nhóm nghiên cứu tái dựng bộ gene của 645 loài vi sinh vật khác nhau.
Điều đặc biệt là hơn 99% số vi sinh vật này chưa từng được mô tả về mặt di truyền trước đây. Nhiều loài được xác định là những “đối tác cộng sinh” chuyên biệt của san hô và có khả năng tạo ra các hợp chất hoạt tính sinh học có thể được ứng dụng trong sản xuất thuốc hoặc công nghệ sinh học.
Nghiên cứu cũng cho thấy các vi khuẩn sống trong san hô sở hữu số lượng cụm gene sinh tổng hợp lớn hơn bất kỳ hệ sinh thái đại dương nào từng được ghi nhận. Đây là những “bản thiết kế di truyền” giúp sinh vật tạo ra các hợp chất tự nhiên có giá trị.
Tiến sĩ Maggie Reddy thuộc Viện Ryan tại Đại học Galway cho biết kết quả nghiên cứu cho thấy hiểu biết của con người về thế giới vi sinh vật trong san hô vẫn còn rất hạn chế.
Nữ tiến sĩ cho biết, trong hơn 4.000 loài vi sinh vật được xác định, chỉ khoảng 10% có dữ liệu di truyền sẵn có và chưa đến 1% số loài từng được nghiên cứu trước đây. Điều này cho thấy còn tồn tại khoảng trống lớn trong nghiên cứu đa dạng sinh học biển, đặc biệt ở những khu vực ít được khảo sát.
Các nhà khoa học cảnh báo việc rạn san hô bị suy thoái không chỉ làm mất đi môi trường sống của các loài sinh vật biển mà còn khiến nhân loại đánh mất một “thư viện phân tử” khổng lồ chứa vô số hợp chất hóa học tiềm năng cho tương lai y học.
Phân tích sâu hơn cho thấy nhiều enzyme và hợp chất mới phát hiện trong hệ vi sinh vật san hô có thể mở đường cho các ứng dụng công nghệ sinh học tiên tiến, từ phát triển thuốc đến sản xuất vật liệu sinh học.
Theo Giáo sư Olivier Thomas từ Viện Ryan, tiềm năng sinh tổng hợp của hệ vi sinh vật san hô tương đương, thậm chí vượt qua các nguồn hợp chất tự nhiên nổi tiếng như bọt biển biển sâu.
Ông cho biết nhóm nghiên cứu đã xác định được nhiều vi sinh vật chưa từng được biết đến, bao gồm các loài thuộc nhóm Acidobacteriota, có khả năng tạo ra enzyme mới với tiềm năng ứng dụng lớn trong công nghệ sinh học.
Theo các nhà khoa học, phát hiện này là lời cảnh báo mạnh mẽ về sự cần thiết phải bảo vệ các rạn san hô trước biến đổi khí hậu và ô nhiễm môi trường. Việc bảo tồn san hô không chỉ nhằm duy trì hệ sinh thái biển mà còn để gìn giữ nguồn tài nguyên hóa học quý giá phục vụ những đột phá khoa học trong tương lai.
Nghiên cứu là kết quả hợp tác giữa Phòng thí nghiệm Đa dạng sinh học biển thuộc Viện Ryan cùng các nhà khoa học từ ETH Zurich. Đây là một phần trong nỗ lực toàn cầu nhằm tìm hiểu tác động của biến đổi khí hậu đối với đại dương.
Trong thời gian tới, Tiến sĩ Maggie Reddy và Giáo sư Olivier Thomas sẽ tiếp tục tham gia chuyến thám hiểm Tara Coral tại Papua New Guinea để thu thập thêm mẫu nghiên cứu và tìm hiểu vì sao một số loài san hô có khả năng chống chịu tốt hơn trước biến đổi khí hậu.
Các mẫu phục vụ nghiên cứu hiện nay là các mẫu đã được thu thập trong chuyến thám hiểm Tara Pacific giai đoạn 2016–2018, tạo nên một trong những bản đồ chi tiết nhất từng được xây dựng về hệ vi sinh vật san hô tại khu vực chiếm khoảng 40% diện tích rạn san hô toàn cầu.
Minh Nguyễn (theo SD)