Trong lòng đất khắc nghiệt liệu có loại động vật nào ẩn mình?

[june04]

Dưới vỏ Trái Đất, điều kiện địa lý và sinh học vô cùng khắc nghiệt, tưởng chừng như không có loài động vật hay sinh vật nào có thể tồn tại nổi. Vậy mà nơi đây, sự sống vẫn đang tiếp diễn và phát triển thịnh vượng.

Theo BBC, những sinh vật sống tìm thấy trong các mỏ vàng ở Nam Phi được coi là sự sống tồn tại sâu nhất trong vỏ Trái Đất, do chưa từng có sinh vật đa bào nào được phát hiện ở độ sâu vài km dưới mặt đất.

Các nhà khoa học không rõ những sinh vật này xuống đó bằng cách nào nhưng phân tích đồng vị carbon chỉ ra chúng đã tồn tại cả nghìn năm nay. Khả năng sinh tồn bất diệt trong điều kiện khắc nghiệt đó cho thấy sự sống sâu trong lòng Trái Đất vốn phức tạp hơn mọi suy đoán từ trước đến nay.

Việc phát hiện ra sự sống đa dạng sâu dưới bề mặt Trái Đất từ đầu những năm 80 gây không ít bất ngờ cho những nhà khoa học vẫn luôn tin rằng trong lòng Trái Đất chỉ tồn tại những sinh vật đơn bào như vi khuẩn. Vì sống trong điều kiện nhiệt độ cao, nồng độ ôxy rất thấp, áp lực cực lớn và có rất ít thức ăn cũng là thử thách cực kỳ cam go đối với bất kỳ loại dạng sống nào.

Nhà khoa học người Bỉ, Gaetan Borgonie cho rằng nếu tồn tại sinh vật đa bào sâu dưới lớp vỏ Trái Đất thì chỉ có thể là sinh vật thuộc ngành giun tròn hay còn gọi là tuyến trùng. Bởi vì giun tròn có khả năng sống trong những điều kiện cực kỳ gian khổ, có thể chịu đựng được sự khô hạn, nhiệt độ cực cao cũng như cực thấp. Hơn thế nữa, những sinh vật này còn biết vận dụng một chiến lược mưu trí tài tình để sống sót: chuyển đổi sang dạng đặc biệt được gọi là giai đoạn chịu đựng, ấu trùng giun ở giai đoạn này trao đổi chất hạn chế, phát triển chậm trong tình trạng ức chế để có thể tồn tại một thời gian dài trong điều kiện khắc nghiệt.

Những tạo vật bé nhỏ kỳ lạ, khi ở trong giai đoạn chịu đựng, vẫn có thể sống sót dù bị luộc chín, bị đóng băng, bị nghiền nát, thậm chí bị thổi bay ra ngoài không gian. Khi tàu con thoi Columbia vỡ tan trong quá trình hạ cánh sau khi đi vào bầu khí quyển Trái Đất năm 2003, giun tròn là một trong số nhiều sinh vật thí nghiệm hiện diện trên tàu con thoi, và chỉ có giun tròn sống sót qua vụ nổ và rơi trở lại Trái Đất.

Giun tròn bước vào giai đoạn chịu đựng khi bị thiếu thức ăn, nhiệt độ môi trường tăng cao hoặc mật độ tập trung quá đông đúc. Khi nguồn dinh dưỡng dồi dào, giun tròn sẽ lập tức trở lại với trạng thái bình thường, khôi phục mọi hoạt động như cũ.

Giun tròn xuất hiện ở mọi nơi trên Trái Đất, trong suối nước nóng, trên sa mạc, nơi núi cao hay tận cùng của đại dương, thậm chí cả ở Nam cực. Giun tròn được tìm thấy sống ký sinh trong bụng các loài động vật, kể cả con người, và cả trong nhau thai của cá nhà táng.

Như vậy, nơi khắc nghiệt sâu thẳm dưới lòng đất chắc chắn phải có sự hiện diện của sinh vật khắc khổ này. Để khẳng định lập luận trên, Gaetan Borgonie cộng tác với Tullis Onstott của đại học Princeton ở New Jersey, tự bỏ tiền sang Nam Phi, lặn lội xuống những khu mỏ nằm sâu xuống dưới mặt đất hơn ba km nơi những nhà nghiên cứu có thể tiếp cận được thế giới bí mật ẩn kín trong lòng đất.

Khi lọc mẫu nước lấy từ những lỗ khoan thăm dò vào tầng đá của hầm mỏ, Borgonie phát hiện ra rất nhiều những con giun nhỏ, những sinh vật sống đầu tiên được phát hiện ở độ sâu này (trước đây, giun tròn được biết đến chỉ sống ở độ sâu khoảng 10 mét).

Hơn thế nữa, loài giun tròn mới này vốn sống trong những tầng đá cứng của hầm mỏ chứ không phải tình cờ được đưa xuống khi bám trên những đôi ủng của thợ mỏ hay qua những nguồn lây nhiễm khác.

Borgonie mất cả năm trời xét nghiệm từng mẫu nước được sử dụng trong hầm mỏ mà không tìm thấy bất kỳ loài giun tròn nào. Điều này chứng tỏ chúng không phải loại giun tròn trên mặt đất thâm nhập xuống dưới mỏ. Những mẫu đất xung quanh lỗ khoan thăm dò cũng được nghiên cứu kỹ lưỡng, nhưng kết quả cho thấy loài giun trong đất thuộc về một nghành khác. Nguồn thức ăn là những loài vi khuẩn sinh sôi trong hầm mỏ cũng hấp dẫn loài giun tròn mới hơn những loài vi khuẩn sống trên mặt đất. Những bằng chứng trên cho thấy loài giun tròn mới đã sinh sống từ rất lâu dưới độ sâu này.

"Có nhiều người cho rằng chúng tôi gần như loạn óc mới đi tìm kiếm những sinh vật đa bào ở nơi sâu thẳm trong lòng đất, với áp suất nén vô cùng lớn, nhiệt độ cao, oxy và nguồn dinh dưỡng khan hiếm", Borgonie từng nói.

Gaetan Borgonie và Tullis Onstott công bố kết quả nghiên cứu vào năm 2011, với 4 loài mới được phát hiện, sống trong ba khu mỏ riêng biệt và ở những độ sâu khác nhau.

Hai loài là Plectus aquatilis và một loại giun tròn chưa từng biết đến được tìm thấy trong mỏ Driefontein ở độ sâu 0,9 km và nhiệt độ khoảng 24 độ C.

Halicephalobus mephisto hay giun ma quỷ được phát hiện trong nước của quặng thu hồi từ vệt đá đứt gãy trong mỏ vàng Beatrix ở Nam Phi, nằm cách Johannesburg 240 km về phía tây nam, tại độ sâu 1,3 km dưới bề mặt Trái Đất. Ở độ sâu như vậy, nhiệt độ môi trường đạt đến 37 độ C, cao hơn bất kỳ nơi nào trên mặt đất có giun tròn sinh sống.

Onstott nói rằng "nó làm tôi kinh hoàng khi lần đầu tôi thấy chúng di chuyển" và giải thích "chúng trông giống như những thứ xoáy nhỏ màu đen".

Halicephalobus mephisto chịu đựng được nhiệt độ cao, chúng sinh sản vô tính, và ăn các vi khuẩn sống dưới lòng đất. Theo phương pháp phân tích đồng vị carbon, những con giun này sống trong nước ngầm từ 3.000-12.000 năm trước. Những con giun này cũng có thể tồn tại trong nước với mức ôxy rất thấp, dưới 1%. Nó được đặt tên theo Mephistopheles, có nghĩa là "kẻ không yêu ánh sáng", ám chỉ đến một thực tế nó được tìm thấy rất sâu dưới bề mặt Trái Đất.

Nhưng loài sinh vật sống sâu nhất trong lòng Trái Đất thực tế chưa từng được biết tên, có ADN được tìm thấy trong nước ở độ sâu 3,6 km bên trong khu mỏ TauTona, nơi nhiệt độ lên tới 48 độ C.

Theo Borgonie, thực tế đã cho thấy loài giun tròn mới không đơn giản chỉ là kéo dài thêm sự tồn tại sát giới hạn tuyệt chủng mà hơn thế chúng đang phát triển thịnh vượng.

Về nguồn dinh dưỡng, loài giun tròn mới ăn những lớp nhơn nhớt dính với nhau được gọi là màng sinh học, bao gồm hàng triệu vi khuẩn tụ lại với nhau. Bản thân vi khuẩn nhỏ hơn giun tròn 10 tỷ lần. Các màng sinh học dính nhớp liên quan chặt chẽ với những lỗ khoan do con người tạo ra. Điều này cho thấy rằng, bằng cách khoan đá tìm vàng, con người đã vô tình tạo ra môi trường sống hoàn hảo cho những con giun.

Mức oxy thấp cũng không thể gây nhiều khó khăn cho giun tròn. Trong khi con người cần không khí của họ có chứa 21% oxy, giun tròn lại có thể sống tốt với chỉ khoảng là 0,5%.

Nhiệt độ cao cũng không phải là một vấn đề, cho dù mức nhiệt 48 độ C trong lòng mỏ TauTona được đánh giá là khá cao, thì vẫn có một số loài giun tròn khác được tìm thấy ở trong suối nước nóng có nhiệt độ len tới 61 độ C.

Có vẻ như những con giun đã tiến hóa để chịu được nhiệt độ cao và áp suất lớn, rất lâu trước khi chuyển vào mỏ sinh sống.

Xét nghiệm di truyền cho thấy Halicephalobus mephisto có liên quan chặt chẽ nhất đến Halicephalobus gingivalis - một loài giun tròn sống tự do, ăn vi khuẩn và thỉnh thoảng sống ký sinh trên ngựa, lừa, ngựa vằn và thậm chí cả con người.

vbf @ sưu tầm