Một nhóm các nhà khoa học đã thực hiện một nghiên cứu nhằm kiểm tra mức độ tồn tại của vi khuẩn khi không có “thức ăn” để tiêu thụ trong thời gian dài. Họ đã “bỏ đói” các nhóm vi khuẩn khác nhau trong hơn hai năm rưỡi, và khá bất ngờ là hầu hết các nhóm vi khuẩn ấy vẫn tồn tại tốt. Kết quả này cho phép các nhà khoa học củng cố lập luận rằng trên thực tế, một số quần thể vi khuẩn có khả năng tồn tại đến 100.000 năm là điều hoàn toàn có thể xảy ra.
Các vi khuẩn khi hoạt động riêng lẻ thì sẽ dễ chết hơn, nhưng khi hoạt động trong một quần thể, rất khó để có thể tiêu diệt hoàn toàn quần thể vi khuẩn ấy — và sự thật này cũng liên quan tới sự phát triển của các vi khuẩn kháng thuốc kháng sinh trong những thập kỷ gần đây. Để hiểu rõ hơn về mức độ tồn tại của vi khuẩn, các nhà nghiên cứu tại Đại học Indiana đã thực hiện một thí nghiệm như sau: Họ đã thu thập khoảng 100 quần thể vi khuẩn khác nhau, đại diện cho 21 đơn vị phân loại khác nhau (đơn vị phân loại có nghĩa là một nhóm sống rộng lớn, như một họ hoặc chi), và sau đó đưa chúng vào một môi trường sống gọi là "effectively closed system", là môi trường sống mà ở đó, quần thể đa dạng các vi khuẩn này dường như không có bất cứ nguồn thức ăn nào để tự duy trì trong 1.000 ngày. Sau thời gian đó, họ bắt đầu “mở” môi trường thí nghiệm ấy ra để quan sát kết quả.
Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng các quần thể vi khuẩn đã có sự suy giảm về số lượng, đặc biệt là vào khoảng những ngày đầu của thí nghiệm, nhưng gần như tất cả các nhóm vi khuẩn đều tồn tại trong 1000 ngày bị bỏ đói này. Một số nhóm vi khuẩn thậm chí còn duy trì ổn định theo thời gian, số lượng của chúng không thay đổi nhiều sau vài trăm ngày đầu tiên. Thông thường, vi khuẩn bị bỏ đói sẽ có các cách thức thích nghi nhằm tự làm chậm quá trình sinh học của chúng, từ đó chúng sẽ có thể tiêu hao ít năng lượng hơn để tồn tại khi không có thức ăn. Một số loại vi khuẩn sẽ biến thành bào tử, một dạng sống gần như trơ, chỉ sử dụng cực ít năng lượng để duy trì sự sống. Một số loại vi khuẩn khác thì chuyển sang chế độ “ăn thịt đồng loại” của chúng, là những xác vi khuẩn đã chết trước đó. Theo cách gọi của các nhà khoa học, đống xác chết này có lẽ là yếu tố lớn nhất giúp duy trì tuổi thọ tổng thể của nhóm vi khuẩn.
Hình ảnh dữ liệu cho thấy số lượng vi khuẩn thay đổi ở các nhóm vi khuẩn theo thời gian
Các vi khuẩn khi hoạt động riêng lẻ thì sẽ dễ chết hơn, nhưng khi hoạt động trong một quần thể, rất khó để có thể tiêu diệt hoàn toàn quần thể vi khuẩn ấy — và sự thật này cũng liên quan tới sự phát triển của các vi khuẩn kháng thuốc kháng sinh trong những thập kỷ gần đây. Để hiểu rõ hơn về mức độ tồn tại của vi khuẩn, các nhà nghiên cứu tại Đại học Indiana đã thực hiện một thí nghiệm như sau: Họ đã thu thập khoảng 100 quần thể vi khuẩn khác nhau, đại diện cho 21 đơn vị phân loại khác nhau (đơn vị phân loại có nghĩa là một nhóm sống rộng lớn, như một họ hoặc chi), và sau đó đưa chúng vào một môi trường sống gọi là "effectively closed system", là môi trường sống mà ở đó, quần thể đa dạng các vi khuẩn này dường như không có bất cứ nguồn thức ăn nào để tự duy trì trong 1.000 ngày. Sau thời gian đó, họ bắt đầu “mở” môi trường thí nghiệm ấy ra để quan sát kết quả.
Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng các quần thể vi khuẩn đã có sự suy giảm về số lượng, đặc biệt là vào khoảng những ngày đầu của thí nghiệm, nhưng gần như tất cả các nhóm vi khuẩn đều tồn tại trong 1000 ngày bị bỏ đói này. Một số nhóm vi khuẩn thậm chí còn duy trì ổn định theo thời gian, số lượng của chúng không thay đổi nhiều sau vài trăm ngày đầu tiên. Thông thường, vi khuẩn bị bỏ đói sẽ có các cách thức thích nghi nhằm tự làm chậm quá trình sinh học của chúng, từ đó chúng sẽ có thể tiêu hao ít năng lượng hơn để tồn tại khi không có thức ăn. Một số loại vi khuẩn sẽ biến thành bào tử, một dạng sống gần như trơ, chỉ sử dụng cực ít năng lượng để duy trì sự sống. Một số loại vi khuẩn khác thì chuyển sang chế độ “ăn thịt đồng loại” của chúng, là những xác vi khuẩn đã chết trước đó. Theo cách gọi của các nhà khoa học, đống xác chết này có lẽ là yếu tố lớn nhất giúp duy trì tuổi thọ tổng thể của nhóm vi khuẩn.
Hình ảnh dữ liệu cho thấy số lượng vi khuẩn thay đổi ở các nhóm vi khuẩn theo thời gian
Từ thí nghiệm 1000 ngày này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một số tính toán đặc biệt để ước tính về khoảng thời gian mà vi khuẩn có thể tồn tại. Họ đi đến kết luận rằng những nhóm có thể sống lâu nhất trong nghiên cứu của họ, thực chất ngay cả khi phải tìm cách để tồn tại trong những môi trường sống khắc nghiệt tương tự như trong trường hợp thí nghiệm, thì chúng có thể tồn tại trong khoảng - 100.000 năm hoặc hơn thế nữa. Đây thực sự là một phép màu, và thậm chí còn ấn tượng hơn khi mà để có được chu kỳ sinh sản cực kỳ nhanh; thứ mà vi khuẩn phải đánh đổi chính là tuổi thọ bị rút mất đi.
Trên thực tế, đã có bằng chứng chứng minh về khả năng tồn tại cực kỳ lâu dài này của vi khuẩn. Một số nhà khoa học tuyên bố đã phát hiện và hồi sinh được vi khuẩn một cách nguyên vẹn, với những vi khuẩn ẩn trong trong các môi trường biệt lập như mỏ muối kết tinh hoặc các lớp băng vĩnh cửu. Số tuổi của những vi khuẩn cổ đại này được xác định dao động từ 120.000 năm đến hơn 200 triệu năm. Năm ngoái, các nhà khoa học Nhật Bản cho biết họ đã hồi sinh thành công vi khuẩn 100 triệu năm tuổi lấy từ các mẫu trầm tích bị chồn vùi dưới đáy biển sâu.
Đây là mẫu trầm tích được các nhà khoa học Nhật Bản thu thập từ đáy biển. Có tới 99% vi sinh vật trong các mẫu tương tự như vậy đã có niên đại từ thời khủng long, và chúng vẫn tồn tại mặc dù về cơ bản thì chúng không có chất dinh dưỡng để tiêu thụ trong suốt ngần ấy thời gian
Tác giả của cuộc nghiên cứu, ông Jay Lennon, giáo sư ngành sinh học tại Đại học Indiana, cho biết, các thắc mắc về cách vi khuẩn tồn tại trong thời gian dài với điều kiện bị giới hạn chuyển đổi năng lượng sẽ có ích cho quá trình tìm hiểu và nghiên cứu các bệnh nhiễm trùng mãn tính ở người và các vật khác, và cũng có lợi cho quá trình nghiên cứu về cách một số mầm bệnh dung nạp các loại thuốc như kháng sinh.
Các nhà nghiên cứu cho biết, trong tương lai, các nghiên cứ và phát hiện của họ có thể giúp cung cấp thông tin cho các nghiên cứu về cách những vi khuẩn cổ đại này thoát khỏi trạng thái ngủ đông như thế nào, cũng như biết được cách mà các vi khuẩn có thể tồn tại ở những nơi khắc nghiệt nhất trên thế giới, đồng thời sẽ mang lại một số hiệu quả trong việc ngăn chặn tương đối khả năng gây bệnh của một số nhóm vi khuẩn.
Theo Gizmodo
Hình ảnh tham khảo PNAS, Thepressstories
