Halteria, sát thủ của loài siêu vi khuẩn
Halteria đã chuyển đổi khoảng 17% khối lượng cholorvirus đã hấp thụ trở thành sinh khối mới của chính nó. Hơn nữa, các chuyên gia nghiên cứu còn ước tính rằng mỗi tế bào Halteria sẽ ăn khoảng từ 10,000 đến 1,000,000 vi rút mỗi ngày.

Virus đang bị chúng ta hiểu sai khá phổ biến. Trong thời kỳ u ám của đại dịch COVID, rất ít có ai tỏ ra có thiện cảm với những mớ vật liệu di truyền được bọc bằng protein này, thứ nằm giữa mối giao tiếp mập mờ giữa loài vi sinh vật sống và vật chất vô tri vô giác.

Mặc dù virús có chung một số đặc điểm với các vi sinh vật sống như có bộ gene và khả năng tái tạo lại nhưng chúng không có khả năng tự duy trì "nòi giống". Nói cách khác, để sản sinh ra, virus thường phụ thuộc vào việc lây nhiễm tế bào chủ. Virus không ăn các tế bào này vì thực ra, chúng không có quá trình trao đổi chất. Thay vào đó, chúng chỉ chiếm quyền điều khiển và lập trình lại các tế bào chủ để trở thành các nhà máy thu nhỏ tạo ra nhiều hạt virus hơn. Trong quá trình đó, chúng thường gây sát thương hoặc làm tử vong cho vật chủ.

Halteria chỉ ăn loài siêu vi khuẩn

Thế nhưng, trong một bài báo mới được công bố trên trang Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ (PNAS), các khoa học gia đã đưa ra các bằng chứng cho thấy vi khuẩn có thể tự duy trì và phát triển quần thể của chúng bằng cách ăn loài siêu vi khuẩn. Khám phá mang tính đột phá này là phát hiện đầu tiên chứng minh về chế độ thuân túy ăn kiêng chỉ loài virus, còn được gọi là "virivory".

Virus trong hệ thống sinh thái học

Mặc dù với có kích thước thật nhỏ bé, nhưng siêu vi khuẩn có thể tạo ra những tác động sâu sắc đến hệ thống sinh thái học. Bằng cách gây ra cái chết của vật chủ, thường ở quy mô lớn, virus có thể ảnh hưởng đến số phận sinh vật nào sống hoặc sẽ chết. Nhiều chuyên gia về sinh thái học thậm chí còn coi siêu vi khuẩn là một loại động vật ăn thịt, nằm ở vị trí cao nhất trong chuỗi thức ăn mặc dù, như đã nói trên, chúng không hề xem vật chủ của chúng là một loại "thức ăn đặc trưng" nào cả.

John DeLong tại Đại học ở Nebraska, đồng thời là tác giả chính của cuộc nghiên cứu này , đã tự hỏi liệu virus có thể, giống như những kẻ săn mồi khác, trở thành con mồi của một loài vi sinh vật khác hay không. Ông DeLong đã nghĩ đến một nhóm siêu vi khuẩnt cụ thể. Năm 2016, DeLong từng tham gia nghiên cứu đột phá điều tra về loài chlorovirus (siêu vi khuẩn lây nhiễm tảo trong hệ thống nước ngọt). Ông đã nhận thấy rằng, với sự phát sinh phong phú của chlorovirus trong nước ngọt, chắc chắn phải có thứ gì đó đang tiêu thụ chúng.

DeLong nêu nhận định: "Mọi vi sinh vật đều muốn ăn chúng… Chắc chắn có thứ gì đó đã học cách ăn những nguyên liệu thô thực sự ngon lành này. Thật vậy, siêu vi khuẩn chính là một bữa ăn nhẹ bổ dưỡng. Chúng có chứa nhiều axit amin, cũng như nitơ và phốt pho, những thành phần căn bản của một chế độ ăn uống thịnh soạn".

Một cuộc thí nghiệm thuyết phục

Để tiến hành điều tra, DeLong và nhóm của ông đã tạo ra một thiết kế nghiên cứu đơn giản. Họ đã thu thập các mẫu nước ao gần trường Đại học Nebraska. Họ đã phân tách các loài vi khuẩn khác nhau mà họ nghĩ có thể tiêu thụ virus và chỉ thêm loài chlorovirus vào hỗn hợp này, vì vậy các vi khuẩn này sẽ chỉ có siêu vi khuẩn là nguồn thức ăn tiềm năng. Sau đó, họ chờ xem để biết số lượng của bên nào sẽ tăng lên.

Cuối cùng, họ đã thu hẹp lại trọng tâm của họ vào hai chi vi sinh vật nguyên sinh phổ biến rộng rãi trong các hệ sinh thái nước ngọt là loài Halteria và Paramecium. Bởi vì những vi sinh vật này sống trong cùng môi trường với loài chlorovirus, nên có vẻ như chúng đã triển triển một cách để sử dụng siêu vi khuẩn làm thức ăn cho mình. Nếu các chuyên gia có thể chứng minh rằng, các vi khuẩn đang phát triển bằng cách tiêu thụ chlorovirus, thì họ sẽ có đủ các bằng chứng thuyết phục rằng, những vi sinh vật nguyên sinh này có thể tự duy trì bằng cách ăn các vi sinh vật khác.
Tế bào Halteria là sát thủ đáng gờm của các siêu vi khuẩn

Trong vòng hai ngày, cả loài Halteria và Paramecium đều làm giảm số lượng chlorovirus gấp cả 100 lần, nhưng chỉ có Halteria là tăng số lượng lên đến 15 lần. Halteria đã chuyển đổi khoảng 17% khối lượng của cholorvirus đã hấp thụ thành sinh khối mới của chính nó, một giá trị tương tự như giá trị được báo cáo khi các vi sinh vật nguyên sinh hấp thụ các siêu vi khuẩn làm thức ăn. Hơn nữa, các khoa học gia này đã ước tính rằng, mỗi tế bào Halteria sẽ ăn khoảng 10,000 đến 1,000,000 siêu vi khuẩn mỗi ngày.

Nhóm chuyên gia nghiên cứu này cũng đã đánh dấu DNA của siêu vi khuẩn bằng thuốc nhuộm huỳnh quang màu xanh lá cây. Dưới ánh sáng thích hợp, có thể thấy rằng các không bào (giống như "dạ dày" thu nhỏ bên trong sinh vật nguyên sinh) có chứa đầy chlorovirus.

Một mắt xích mới trong chuỗi thức ăn

Giới khoa học tìm cách phân tích mạng lưới thức ăn để tìm hiểu thêm về cách tăng cường năng lượng chảy từ sinh vật này sang sinh vật khác trong một hệ thống sinh thái học. Mỗi chuỗi thức ăn thường đại diện cho một quy trình mà các chất dinh dưỡng và năng lượng có thể đi khi chúng di chuyển qua một hệ thống sinh thái học hoặc một lưới thức ăn rộng lớn hơn. Trước đây, các phân tích về mạng lưới thức ăn có giả định rằng, các nguồn tài nguyên chứa trong siêu vi khuẩn như carbon, nitơ và phốt-pho sẽ vẫn bị cô lập và không di chuyển lên trong lưới thức ăn.
Nói một cách khác, chúng ta cho rằng siêu vi khuẩn đã "cất giấu" các chất dinh dưỡng trong các hạt mà không thứ gì khác có thể tiêu thụ được. Nhưng cuộc thí nghiệm này đã cho thấy, sự giả định đó có lẽ không chính xác. Theo các chuyên gia, "Năng lượng có nguồn gốc từ siêu vi khuẩn này có khả năng di chuyển qua mạng lưới thức ăn từ nguồn gốc thủy sinh và tác động đến cấu trúc cũng như động lực học của nó".

Những vi sinh vật nguyên sinh như Halteria tồn tại ở cuối chuỗi thức ăn và đóng vai trò là con mồi quan trọng cho loại động vật phù du. Cùng với nhau, loài vi sinh vật nguyên sinh và động vật phù du đại diện cho phần lớn sinh khối trên Trái Đất và đóng góp một lượng lớn năng lượng cho lưới thức ăn. Các mô hình hiện tại không bao gồm sự liên kết dinh dưỡng giữa loài siêu vi khuẩn và sinh vật tiêu thụ chúng, do đó bỏ qua sự tương tác quan trọng và tính toán sai lầm về việc truyền đi năng lượng dinh dưỡng trong một hệ thống sinh thái học nhất định.

Tuy nhiên, họ vẫn cần phải chứng minh thêm rằng, thuyết cho rằng vi khuẩn ăn siêu vi khuẩn tồn tại ngoài thế giới tự nhiên chứ không phải chỉ có trong phòng thí nghiệm. Nếu đúng như vậy, có vẻ như nếu khả năng này xảy ra, sự khám phá này có thể thay đổi mới sự hiểu biết của chúng ta về hệ thống sinh thái học vi sinh vật.
*** Tham khảo thêm ở đậy:
- https://www.sciencenews.org/article/...virovory-algae