Tìm ra nơi không có sự sống trên trái đất

Những sinh vật sống, đặc biệt là những vi sinh vật, có một khả năng kỳ diệu trong việc đáp ứng những điều kiện môi trường khắc nghiệt bậc nhất trên trái đất, tuy nhiên cũng có những nơi mà chúng không thể tồn tại. Các nhà nghiên cứu châu Âu đã xác nhận sự vắng mặt của các loài vi khuẩn trong những vùng nước nồng độ muối, a xít đậm đặc và nhiệt độ cao tại cánh đồng địa nhiệt Dallol ở Ethiopia.

Quang cảnh khủng khiếp như địa ngục của Dallol, nằm ở vùng trũng Danakil của Ethiopia, trải rộng trên khắp miệng núi lửa đầy những muối, nơi nhiều loại khí độc và nước sôi tỏa ra từ hoạt động thủy nhiệt dữ dội. Đây là một trong những môi trường có nhiệt độ cao nhất trên trái đất. Ở đây, nhiệt độ thông thường trong mùa đông cũng có thể đạt ngưỡng 45 độ C và tràn ngập các bể có nồng độ a xít và muối đậm đặc với các tỷ lệ pH ở mức thấp.

Một nghiên cứu xuất bản trong năm 2019 cho biết, các vi sinh vật có thể phát triển trong môi trường hội tụ những điều kiện khắc nghiệt (có thể cùng song song tồn tại các yếu tố nóng, mặn, a xít), do đó các tác giả nêu nơi này như một ví dụ về những giới hạn mà sự sống có thể có mặt và thậm chí còn đề xuất nó như một nơi thuộc thời kỳ sớm của sao Hỏa.

Tuy vây, một nhóm các nhà nghiên cứu Pháp – Tây Ban Nha do nhà sinh học Purificación Lopez Garcia của Trung tâm nghiên cứu Khoa học quốc gia Pháp (CNRS) mới xuất bản bài báo “Hyperdiverse archaea near life limits at the polyextreme geothermal Dallol area” trên Nature Ecology & Evolution với những kết luận hoàn toàn khác. Theo họ, không hề có sự sống ở những vùng ngập nước vô cùng khắc nghiệt ở Dallol.

“Sau khi phân tích nhiều mẫu vật hơn cả những công trình nghiên cứu trước đây, với việc kiểm soát thích hợp để không làm ảnh hưởng đến chất lượng mẫu và một phương pháp hiệu chuẩn chính xác, chúng tôi đã kiểm tra lại là không hề có sự sống của các vi khuẩn tại các bể nước nóng có nồng độ muối và a xít đậm đặc hay trong các hồ nước mặn giàu ma giê liền kề đó”, López García nói.

“Những gì tồn tại là một hệ sinh thái rộng lớn halophilic archaea (một loại vi khuẩn cổ ưa mặn) trong sa mạc và các kênh nước mặn bao quanh vùng địa nhiệt, nhưng không hề thấy trong các bể đậm đặc muối và a xít cũng như trong các hồ vẫn được gọi là hồ Đen và hồ Vàng của Dallol, nơi đầy rẫy ma giê. Và tất cả bất chấp một sự thật là lượng vi khuẩn được phân tán theo gió và những du khách đến khu vực này rất lớn”.

Các kết quả từ nhiều phương pháp mà nhóm nghiên cứu đã xác nhận điều này, trong đó có cả các marker giải trình tự gene để dò và phân loại các vi sinh vật, các nỗ lực nuôi cấy vi khuẩn, dùng kỹ thuật nhuộm huỳnh quang FFC (fluorescent flow cytometry) để nhận diện các đơn tế bào, phân tích các chất hóa học và kính hiển vi điện tử quét (SEM) kết hợp với quang phổ học tia X.

López García cảnh báo, dưới kính hiển vi thì một số chất kết tủa khoáng chất giàu silic ở Dallol có thể trông giống như những tế bào vi khuẩn, vì vậy cần phải phân tích mẫu vật một cách cẩn thận “trong những nghiên cứu khác, có thể là ô nhiễm các mẫu vật với vi khuẩn cổ từ các vùng lân cận, các hạt khoáng có thể được coi như các tế bào hóa thạch, khi trong thực tế là chúng được hình thành một cách tự phát trong nước mặn, nơi không có sự sống tồn tại”.

Theo các tác  giả, công trình này sẽ “giúp khoanh vùng các giới hạn của nơi có thể ở được và thận trọng khi diễn giải những chữ ký sinh học (bằng chứng khoa học về sự sống) hình thái trên trái đất và hơn nữa” và người ta không nên dựa vào khía cạnh tế bào hoặc “sinh học” bên ngoài của một cấu trúc để đưa ra kết luận bởi nó có thể có nguồn gốc phi sinh học.

“Thêm vào đó, nghiên cứu của chúng tôi cho thấy bằng chứng là có nhiều nơi trên bề mặt trát đất như các bể nước ở Dallol đều là vô trùng ngay cả khi chúng chứa đầy nước ở dạng lỏng”, Lopez Garcia nhấn mạnh. Điều đó có nghĩa là sự hiện diện của nước ở dạng lỏng trên một hanh tinh, vốn thường được coi là một yếu tố cho thấy có thể ở được, không ngụ ý một cách trực tiếp là nơi đó có sự sống.

Trong trường hợp này, các nhà nghiên cứu đã tìm ra hai rào cản về mặt hóa học và vật lý ngăn sự tồn tại của các sinh vật sống trong các vùng ngập nước: sự thừa thãi của muối ma giê chaotropic (một tác nhân phá vỡ các liên kết hydro và làm biến chất các phân tử của sinh vật) và sự hợp lưu cùng lúc của các điều kiện mặn, a xít và nhiệt độ cao.

“Chúng ta không thể trông chờ vào việc tìm thấy các hình thức của sự sống trong những môi trường có điều kiện tượng tự trên hành tinh khác, ít nhất không dựa trên điều kiện sinh hóa tương tự”, Lopez Garcia chỉ ra. Ông luôn nhấn mạnh vào việc cần thiết phải có nhiều chỉ dấu để phân tích tất cả các loại giải pháp và  rất cẩn trọng với việc giải thích trước khi đi đến bất cứ kết luận nào về khía cạnh sinh học.

Cả nhóm nghiên cứu của ông, với những người từ Viện nghiên cứu Địa chất và Mỏ Tây Ban Nha và trường đại học tự trị Madrid, và những nhóm nghiên cứu quốc tế khác sẽ tiếp tục nghiên cứu về môi trường khắc nghiệt của Dallol, nơi tồn tại các hồ hoàn toàn vô trùng bên cạnh những nơi có điều kiện tốt hơn cho phép cả vi khuẩn cổ và các sinh vật ái cực khác tồn tại. Trong bất kỳ trường hợp nào thì đây sẽ là điều kiện môi trường khác thường để nghiên cứu về những giới hạn của sự sống.

Tô Vân  dịch

Nguồn: https://phys.org/news/2019-11-scientists-earth-life.html