Vi khuẩn có thể tuyệt chủng không?

Liệu vi khuẩn có nguy cơ tuyệt chủng như những loài khác hay không?

Theo Science ABC, khi nghe đến từ "tuyệt chủng", một trong những thứ đầu tiên chúng ta nghĩ đến là khủng long, có lẽ tiếp theo là chim dodo, voi ma mút và hổ răng kiếm. Trong số khoảng 10 - 14 triệu loài động vật sống trên hành tinh này, đã có gần 5 tỷ loài đã xuất hiện và biến mất lịch trong sử tiến hóa lâu đời của Trái đất. Trái đất đã tồn tại trong một thời gian rất dài và qua hàng thiên niên kỷ hỗn độn của hành tinh này, đã có rất nhiều loài sinh sôi.

Tuy nhiên, vi khuẩn – một dạng sự sống trên Trái đất – thường bị bỏ qua khih nói đến vấn đề tuyệt chủng. Với việc các thảm họa toàn cầu gia tăng trong những năm gần đây, nhiều người đã tự hỏi liệu vi khuẩn có thể bị tuyệt chủng hay không?

Lịch sử về vi khuẩn

Một đánh giá nhanh về vi khuẩn và vai trò của nó trên hành tinh này có thể giúp làm sáng tỏ câu hỏi ở trên.

Trong 3,5 tỷ năm qua (có thể còn lâu hơn theo một số ước tính), vi khuẩn đã là một phần của sự sống trên Trái đất. Chúng đã lan rộng trong khoảng 2 tỷ năm trước và hiện tại vi khuẩn đã lắp đầy mọi ngõ ngách của hành tinh, bao gồm một số môi trường khắc nghiệt và khó tiếp cận nhất mà chúng ta biết, như suối nước nóng núi lửa, sa mạc… Từ một dạng tiền thân ban đầu, các nhánh phân loại vi khuẩn (Bacteria) và vi khuẩn cổ (Archaea) được hình thành, trong khi Sinh vật nhân thực (Eukaryote) phát triển sau đó.

Sự đa dạng của vi khuẩn là khá ấn tượng. Có khoảng 10.000 loài được nuôi trong phòng thí nghiệm và chỉ có 100.000 loài được nghiên cứu kỹ lưỡng. Tuy nhiên, một ước tính mới nhất cho rằng có khoảng 1 nghìn tỷ loài vi khuẩn trên Trái đất – một con số gần như không thể khái niệm hóa, đặc biệt là về số lượng loài. Hãy nhớ rằng, ước tính có khoảng 1-2 triệu loài động vật và khoảng 400.000 loài thực vật trên Trái đất, một con số chẳng là gì nếu so với vi khuẩn.

Những thống kê này khiến người ta tự hỏi tại sao cuộc sống của vi sinh vật đa dạng hơn nhiều so với các loại sự sống khác trên hành tinh? Vâng, nó đã tồn tại lâu hơn nhiều, nhưng điều đó không giải thích được con số lớn hơn theo cấp số nhân. May mắn thay, một số nghiên cứu đã đưa ra lí giải rõ ràng về vấn đề này. Cấu trúc tương đối đơn giản của vi khuẩn khiến nó có khả năng tiến hóa khá nhanh. Có khá nhiều trao đổi di truyền trong thế giới vi khuẩn, thậm chí từ các sinh vật có liên quan xa, do đó cấu trúc di truyền của vi khuẩn có thể thay đổi khá nhanh.

Ngoài ra còn có tác dụng của transpose, cấu trúc trên các nhiễm sắc thể vi khuẩn này có thể sắp xếp lại các gen, có thể dẫn đến sự đa dạng hóa nhanh chóng của các loài vi khuẩn. Trên thực tế, đây là một trong những vấn đề lớn trong y học hiện đại; tình trạng kháng vi khuẩn đã gia tăng kể từ khi phát hiện ra kháng sinh vào thế kỷ 20. Do vi khuẩn thích nghi và tiến hóa khá nhanh nên chúng thường có thể khắc phục tác dụng của một loại kháng sinh nhất định trong vài năm (thậm chí là nhanh hơn).

Vi khuẩn và vấn đề tuyệt chủng

Trong một thời gian rất dài, hầu hết các nhà nghiên cứu tin rằng vi khuẩn đã không tuyệt chủng – dựa trên số lượng khổng lồ, khả năng lan rộng khắp toàn cầu và sinh sống trong các điều kiện khắc nghiệt của chúng. Quy mô của một thiên tai cần thiết để quét sạch một loài vi khuẩn khỏi bề mặt Trái đất đơn giản là quá lớn. Rốt cuộc, con người đã chứng minh rằng vi khuẩn đã sống sót qua nhiều Kỷ băng hà, khi gần như tất cả các dạng sống khác bị suy giảm hoặc tiêu diệt hoàn toàn. Không chỉ vậy, việc chứng minh rằng một loài vi khuẩn tuyệt chủng rất khó khăn vì nếu xét đến kích thước của chúng thì rất khó có những hóa thạch như các loài khác.

Mặc dù vậy, những tiến bộ gần đây trong công nghệ giải trình tự gen đã giúp các nhà nghiên cứu có cái nhìn rõ ràng hơn về sự tiến hóa của vi khuẩn và người ta đã phát hiện ra rằng nhiều loài vi khuẩn đã tuyệt chủng trong nhiệm kỳ 3,5 tỷ năm của chúng trên hành tinh này. Cách đây một thập kỷ, mức độ sức mạnh tính toán và phân tích này không có sẵn, vì vậy những ước tính ban đầu về sự liên quan của vi khuẩn là không đầy đủ hoặc không chính xác. Gần 450.000 loài vi khuẩn khác nhau đã được giải trình tự và dữ liệu đó được kết hợp với thông tin từ hơn 50 nghiên cứu vi khuẩn khác để tạo ra cây vi khuẩn toàn diện nhất trong lịch sử. Các nhà nghiên cứu từ Đại học British Columbia, những người đứng đầu nghiên cứu này, đã dựa rất nhiều vào những khoảng trống trong cây tiến hóa được gợi ý bởi sự suy đoán.

Bằng cách tổng hợp mã di truyền từ gần nửa triệu loài vi khuẩn, một số trong số đó đã tồn tại gần một tỷ năm, có thể thấy một bức tranh hoàn chỉnh. Hãy tưởng tượng việc ghép lại một câu đố 5.000 mảnh, nhưng chỉ có 15% bức tranh được thực hiện. Bạn có thể không thể xem tất cả các chi tiết, nhưng bạn có thể đoán được bức tranh hoàn chỉnh sẽ trông như thế nào.

Mặc cho những kết quả nghiên cứu được công bố, nhiều người vẫn tin rằng hàng tỷ loài vi khuẩn đã xuất hiện và biến mất, tương tự như các dạng sống khác, tức là động vật và thực vật. Người ta tin rằng vi khuẩn miễn dịch một phần trước các sự kiện tuyệt chủng hàng loạt có thể là sự thật, nhưng điều đó không có nghĩa là chúng không bao giờ bị tuyệt chủng. Trên thực tế, do sự phát triển và thích nghi nhanh chóng của chúng, người ta tin rằng hầu hết các trường hợp tuyệt chủng vi khuẩn xảy ra là kết quả của sự cạnh tranh từ một loài tiên tiến hơn hoặc thích nghi tốt trong khu vực. Vi khuẩn có thể tàn bạo trong mong muốn lây lan và chinh phục của chúng, vì vậy việc loại bỏ hoàn toàn một loại vi khuẩn cạnh tranh là điều có thể xảy ra.

Vi khuẩn có thể quay trở lại từ cõi chết?

Với sự gia tăng của biến đổi khí hậu và băng tan, ý tưởng về việc vi khuẩn "zombie" từ quá khứ trở về đã trở thành một chủ đề nóng mới. Về cơ bản, khi băng vĩnh cửu tan chảy ở một số nơi trên thế giới – những nơi bị đóng băng qua hàng ngàn năm - người ta sợ rằng các vi khuẩn đã chết từ lâu có thể quay trở lại cuộc sống, có khả năng lây nhiễm vào quần thể người và dẫn đến một dịch bệnh lớn mà chúng ta không thể chuẩn bị trước để ứng phó.

Vi khuẩn có thể trải qua thời kỳ ngủ đông, do điều kiện thiếu các nguồn thức ăn nên chúng có thể tạm thời đóng cửa quá trình quang hợp hoặc trao đổi chất. Không có bất kỳ tài nguyên nào để hoạt động, tế bào đã dừng lại và có vẻ như đã chết, nhưng chúng có thể quay trở lại hoạt động khi được cung cấp năng lượng trở lại (chúng thường trở lại mô hình phân chia tế bào bình thường trong vòng 48 giờ).

Mặc dù đây là một giả thuyết tốt nhưng cho tới nay vẫn chưa có bằng chứng về việc vi khuẩn zombie trỗi dậy sau khi băng vĩnh cửu tan và gây ra đại dịch cho thế giới. Khi xác của những người đã chết vì dịch cúm năm 1918 được đào lên từ lớp băng vĩnh cửu và nghiên cứu, các tế bào của vi khuẩn đã hoàn toàn chết. Điều tương tự cũng được tìm thấy ở những nạn nhân mắc bệnh đậu mùa được tìm thấy khi nhiệt độ tăng trên toàn thế giới. Một loại vi khuẩn có thể ảnh hưởng đến con người có thể thích nghi và tồn tại trong cơ thể sống chứ không phải trong đất đóng băng trong hàng trăm năm.

Bạch Đằng