Nhóm nghiên cứu hồi sinh vi khuẩn 40.000 năm tuổi từ băng vĩnh cửu

Vi khuẩn đã bị ngưng hoạt động trong băng vĩnh cửu lên đến 40.000 năm có thể "tái hoạt động" và bắt đầu sản sinh khí nhà kính nếu mùa hè Bắc Cực kéo dài hơn, theo nghiên cứu mới.

Lớp băng vĩnh cửu là hỗn hợp đất, đá và băng đã đóng băng ít nhất hai năm liên tiếp. Một đợt nắng nóng có thể làm tan lớp bề mặt, gọi là lớp hoạt động, còn vi khuẩn cổ đại nằm sâu hơn chỉ tan khi nhiệt độ tăng đáng kể và kéo dài. Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã đến Alaska, nơi băng vĩnh cửu phủ 85% diện tích.

"Bạn có thể gặp một ngày nóng duy nhất vào mùa hè ở Alaska, nhưng điều quan trọng hơn nhiều là mùa hè kéo dài đến mức các nhiệt độ ấm áp này kéo dài sang cả mùa thu và mùa xuân," tác giả chính Tristan Caro, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ chuyên ngành địa sinh học tại Caltech, cho biết.

Caro và đồng nghiệp thu thập mẫu từ Đường hầm Nghiên cứu băng vĩnh cửu gần Fairbanks. Đường hầm nằm dưới mặt đất 15 mét và mở rộng hơn 107 mét vào lớp băng vĩnh cửu, cho phép nhìn thấy hệ sinh thái thời kỳ Pleistocene muộn.

Khi xuống đường hầm, Caro còn nhận thấy các khúc xương voi ma mút và bò rừng thò ra từ thành băng.

"Điều đầu tiên bạn nhận thấy khi bước vào là mùi thực sự hôi," Caro, tiến sĩ tại Đại học Colorado Boulder, cho biết. "Với một nhà vi sinh, đó là dấu hiệu rất thú vị vì mùi lạ thường đến từ vi sinh vật."

Trong phòng thí nghiệm, các mẫu được ngâm trong nước chứa deuteri. Sau đó, các mẫu được ủ ở 3 nhiệt độ: -4°C, 4°C và 12°C, tương ứng với 25°F, 39°F và 54°F, và được kiểm tra hoạt tính vi sinh thường xuyên.

Ban đầu sau một tháng, thay đổi ít, chỉ 0,001–0,01% tế bào được thay thế mỗi ngày. Nhưng sau sáu tháng, tại 4°C và 12°C, cộng đồng vi khuẩn đã thay đổi "mạnh mẽ", hoạt động tích cực như các mẫu hiện đại, thậm chí tạo thành màng sinh học nhìn thấy bằng mắt thường.

"Chúng không phải là mẫu chết theo bất kỳ nghĩa nào," Caro khẳng định.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng với Bắc Cực và khí hậu Trái Đất nói chung, vì vi khuẩn ở băng vĩnh cửu sống nhờ chất hữu cơ, chuyển hóa thành CO2 và CH4. Nhiệt độ toàn cầu đang tăng nhanh nhất ở Bắc Cực, làm tan băng vĩnh cửu ở mức báo động và kéo dài thời gian tan chảy. Khi mùa hè kéo dài và nhiệt độ tăng sâu hơn, quần thể vi khuẩn cổ đại có thể thức giấc và bắt đầu phát thải carbon.

Hiện băng vĩnh cửu ở các vùng phía bắc chứa lượng carbon gấp đôi khí quyển Trái Đất, nên phát thải quy mô lớn có thể đóng góp đáng kể vào biến đổi khí hậu, tạo chu trình ấm lên – tan chảy – lại ấm lên.

Tác động và Góc nhìn cho Việt Nam

Thời tiết ấm lên và mùa hè kéo dài không chỉ là vấn đề của vùng băng vĩnh cửu Bắc Cực mà còn phản ánh xu hướng ấm lên toàn cầu mà Việt Nam đang đối mặt. Dưới đây là một số điểm nhấn quan trọng:

• Thêm bài học cho quản lý vùng cao: Ở Việt Nam, các đỉnh núi cao như Fansipan hay vùng núi Đông Bắc cũng có thể xuất hiện các tầng đất đóng băng nhỏ lẻ. Hiểu về cơ chế giải phóng khí nhà kính từ băng vĩnh cửu giúp các nhà khoa học dự báo chính xác hơn nguy cơ phát thải khí từ các vùng núi cao khi nhiệt độ tăng.

• Thúc đẩy nghiên cứu liên ngành: Việc tái hoạt hóa vi khuẩn cổ đại mở ra hướng nghiên cứu mới về sinh học, địa chất và biến đổi khí hậu. Đây là cơ hội để các viện nghiên cứu và trường đại học Việt Nam hợp tác quốc tế, phát triển các dự án giám sát khí hậu.

• Góp phần chính sách giảm nhẹ: Kết quả này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc cắt giảm phát thải CO2, CH4 ở quy mô toàn cầu. Việt Nam có thể tích hợp thêm dữ liệu khoa học vào chiến lược khí hậu, đặc biệt trong cam kết tại COP và các hiệp định quốc tế.

• Nâng cao nhận thức cộng đồng: Người dân và doanh nghiệp cần hiểu rõ rằng tan chảy băng vĩnh cửu không chỉ là hiện tượng xa xôi, mà còn kéo theo chuỗi phản ứng ngược đẩy nhanh biến đổi khí hậu, ảnh hưởng đến nông nghiệp, nguồn nước và an ninh môi trường tại Việt Nam.