Những động vật đa bào không cần oxy

Những động vật đa bào không cần oxy

Sâu dưới đáy Địa Trung Hải, các nhà khoa học đã phát hiện ra những động vật phức tạp đầu tiên (cho đến nay) sống mà không cần oxy.

Người ta đã biết rõ rằng chỉ có vi sinh vật đơn bào và virus có thể tồn tại trong thời gian dài mà không có oxy (riêng virus có được coi là “sinh vật” hay không thì còn tranh cãi).

Nhưng ba loài động vật đa bào mới được xác nhận từ năm 2016 này sống thoải mái ở nơi sâu thẳm không có oxy, trưởng nhóm nghiên cứu Roberto Danovaro thuộc Đại học Bách khoa Marche của Ý cho biết.

Chúng thuộc về một nhóm sinh vật được gọi là loriciferans – một nhóm động vật khác thường đến nỗi nó không được phát hiện cho đến những năm 1980.

Credit: Tom Harvey/Università di Leicester

Dành cả thập kỷ để xác nhận

Điều ngạc nhiên lớn nhất là thực tế là những con vật nhỏ bé dường như sống sót mà không cần bất kỳ chút oxy nào. Các động vật này dường như phát triển mạnh trong các trầm tích cực kỳ mặn của đáy biển Địa Trung Hải, một trong những môi trường khắc nghiệt nhất trên Trái đất: độ sâu 3,250 m, nồng độ sulfide cao và độc hại.

“Khi chúng tôi lần đầu tiên nhìn thấy chúng, chúng tôi không thể tin được”, Danovaro nói. “Trước nghiên cứu này chỉ có hai mẫu vật [loriciferan] từng được tìm thấy ở vùng Địa Trung Hải . Chắc phải có nhiều hơn thế trong mỗi 10 cm² đất thuộc vùng đáy kỵ khí so với tất cả phần còn lại của Biển Địa Trung Hải!”

Danovaro nói thêm: “Chúng tôi biết rằng một số động vật, chẳng hạn như giun dẹp ký sinh sống trong ruột, có thể có một phần cuộc sống của chúng không cần oxy. Tuy nhiên, chúng không dành cả vòng đời theo cách này. Khám phá của chúng tôi đã thách thức tất cả những suy nghĩ và giả định trước đây về sự trao đổi chất của động vật.”

Ông nói rằng điều này làm cho khám phá của họ trở nên khó tin đối với các nhà khoa học khác. “Thật vậy, ban đầu chúng tôi không tin điều đó. Chúng tôi mất 10 năm để xác nhận thông qua các thí nghiệm rằng các động vật thực sự sống mà không cần oxy.”

Những sinh vật mới này có kích thước siêu nhỏ, mỗi con có đường kính nhỏ hơn một milimet và chúng giống như những con sứa nhỏ.

“Di tích của các động vật đa bào trước đây đã được phát hiện [trong khu vực không có oxy] nhưng chúng được cho là đã chìm xuống khu vực đó từ các vùng nước có oxy,” Danovaro nói. “Kết quả của chúng tôi chỉ ra rằng những động vật chúng tôi khám phá vẫn đang sống. Một số thậm chí còn có trứng.”

Credit: Roberto Danovaro et at. (2016)

Tổ tiên không có oxy

Hầu hết các sinh vật đa bào, bao gồm cả con người, có cấu trúc bên trong các tế bào của chúng được gọi là ty thể, sử dụng oxy để chuyển hóa chất dinh dưỡng thành các phân tử năng lượng được gọi là ATP.

Các động vật mới này dường như có các phiên bản kỵ khí của ty thể được gọi là hydrogenosome, có thể tạo ra ATP mà không cần oxy. Hydrogenosome trước đây chỉ được biết đến trong các sinh vật đơn bào.

Marek Mentel, nhà hóa sinh tại Đại học Comenius ở Slovakia, người không thuộc nhóm thám hiểm, cho biết, có thể là tổ tiên chung của những động vật này từ hàng trăm triệu năm trước có khả năng sống mà không cần oxy ít nhất là một khoảng thời gian.

Khi oxy trở nên dồi dào hơn, đầu tiên là trong khí quyển và sau đó là trong đại dương, hai dòng dõi được hình thành, với hầu hết (không phải tất cả) các loài động vật thích nghi với môi trường giàu oxy mới của chúng.

Khi các đại dương trở nên giàu oxy hơn, có rất nhiều phân tử tạo năng lượng phù hợp cho động vật, Mentel, đồng tác giả một bài bình luận về nghiên cứu mới cho biết. “Chúng phát triển đến kích thước lớn hơn, và sau này chúng thích nghi với đất liền, …”

Cuộc sống mà chúng ta không biết

Nghiên cứu cũng “có ý nghĩa mạnh mẽ đối với việc tìm kiếm sự sống trong vũ trụ”, Abel Méndez, một nhà sinh vật học tại Đại học Puerto Rico tại Arecibo, cho biết trong một email.

“Rất ít người xem xét khả năng tìm thấy sự sống phức tạp trong các hành tinh khác của hệ mặt trời”, dẫn lời Méndez, người không tham gia vào nghiên cứu mới, trong một công bố trên tạp chí BMC Biology.

Tuy nhiên, Europa, một mặt trăng băng giá của Sao Mộc, được cho là có một đại dương sâu dưới bề mặt – có thể chứa các môi trường lạnh, mặn, không có oxy giống như nơi mà các động vật mới này được tìm thấy, ông nói.

(Xem một giả thuyết cho thấy đại dương của Europa có đủ oxy để chứa đựng những sự sống).

iceberg (biên tập)

tapchisinhhoc.com

Xem thêm: Đại tuyệt chủng lần thứ 6