Phát hiện mới ở rãnh Peru-Chile mở rộng khả năng tồn tại sự sống ngoài Trái đất

Các nhà khoa học đã xác định được một hệ sinh thái độc đáo sâu 2,5 km ở rãnh Peru-Chile, nơi các vi sinh vật phát triển mạnh mà không cần khí mêtan, sử dụng lưu huỳnh làm nguồn năng lượng. Khám phá này thách thức các mô hình thông thường về sự hỗ trợ của sự sống ở độ sâu đại dương và mở ra triển vọng tìm kiếm các sinh vật trong môi trường ngoài Trái đất. Phát hiện này được báo cáo bởi El Maipo, hợp tác với TV BRICS.

Các sinh vật thích nghi với quá trình oxy hóa lưu huỳnh

Nghiên cứu tiết lộ rằng hệ sinh thái hoạt động thông qua các quá trình hóa học dựa trên quá trình oxy hóa và khử lưu huỳnh, một cơ chế hoàn toàn khác với những gì xảy ra ở các khu vực khác dưới đáy đại dương. Trong khi hầu hết các môi trường vực thẳm phụ thuộc vào khí mê-tan là nguồn thức ăn chính cho các vi sinh vật của chúng, thì cộng đồng sinh học này đã phát triển những khả năng thích nghi độc đáo. Các sinh vật được xác định sử dụng các hợp chất lưu huỳnh làm cơ sở trao đổi chất, xử lý năng lượng thông qua các chu trình sinh địa hóa tập trung vào nguyên tố này.

Sự ổn định về địa chất của khu vực đã tạo điều kiện cho sự phát triển của các loài vi sinh vật có chuyên môn cao. Những vi khuẩn và vi khuẩn cổ này hiếm khi được tìm thấy trong phòng thí nghiệm phát triển mạnh trong môi trường kết hợp áp suất cực cao, thiếu ánh sáng và nguồn dinh dưỡng truyền thống hạn chế. Quá trình oxy hóa và khử lưu huỳnh tạo ra một gradient hóa học hỗ trợ chuỗi thức ăn vi mô cục bộ.

Ý nghĩa cho việc tìm kiếm sự sống ngoài trái đất

Khám phá này mở rộng đáng kể các tiêu chí để xác định môi trường có thể sinh sống được trên các thiên thể khác. Các nhà sinh vật học vũ trụ trong nhiều năm đã chỉ ra các mặt trăng như Europa, quay quanh Sao Mộc và Enceladus, vệ tinh của Sao Thổ, là những ứng cử viên cho sự sống. Cả hai đều có đại dương dưới bề mặt nơi các quá trình địa hóa tương tự có thể xảy ra. Sự tồn tại của hệ sinh thái Peru-Chile chứng tỏ rằng sự sống không chỉ phụ thuộc vào khí mê-tan hoặc hydrocarbon để phát triển trong môi trường khắc nghiệt.

Dữ liệu được thu thập giúp có thể xem xét lại các mô hình về khả năng sinh sống của hành tinh. Nếu các vi sinh vật trên Trái đất có thể lấy năng lượng từ các phản ứng lưu huỳnh ở độ sâu thăm thẳm, thì các sinh vật tương tự có thể tồn tại bên dưới các tảng băng trên các mặt trăng xa xôi. Quan điểm này mở rộng phạm vi tìm kiếm sinh quyển trong các hệ mặt trời và ngoại hành tinh, tạo ra nhiều địa điểm có tiềm năng hứa hẹn hơn cho các sứ mệnh thám hiểm không gian trong tương lai.

Sự liên quan tiếp tục của rãnh Peru-Chile

Khu vực này vẫn là một trong những khu vực quan trọng nhất đối với nghiên cứu khoa học toàn cầu. Vị trí địa lý của nó, giữa lục địa Nam Mỹ và mảng Nazca, tạo ra các điều kiện địa chất độc đáo tạo điều kiện cho sự xuất hiện của các hệ sinh thái đa dạng và bất ngờ. Những cuộc thám hiểm trước đây đã tiết lộ những khả năng thích nghi đáng kinh ngạc khác của sinh vật trong môi trường đó.

Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng các nghiên cứu tiếp tục ở rãnh Peru-Chile có thể tiết lộ các hình thức trao đổi chất khác chưa được liệt kê. Tiềm năng khoa học của khu vực vẫn chưa được lập bản đồ đầy đủ. Các tổ chức nghiên cứu trên khắp thế giới đã hướng nguồn lực vào các cuộc điều tra chuyên sâu ở độ sâu đó, nhận thấy rằng mỗi khám phá đều định nghĩa lại kiến ​​thức về giới hạn của sự sống trên cạn.

Cơ chế sinh tồn trong môi trường khắc nghiệt

Các vi sinh vật được xác định có đặc tính trao đổi chất chuyên biệt cao. Áp suất 250 atm không cản trở hoạt động của nó; trên thực tế, enzyme và màng tế bào của bạn được tối ưu hóa cho những điều kiện khắc nghiệt này. Sự vắng mặt hoàn toàn của ánh sáng mặt trời không phải là một trở ngại, vì năng lượng địa hóa của lưu huỳnh cung cấp cơ sở cần thiết cho quá trình cố định carbon vô cơ.

Chu trình lưu huỳnh trong hệ sinh thái đó hoạt động như một cỗ máy năng lượng sinh học tự cung tự cấp. Các vi sinh vật tổng hợp hóa học oxy hóa hydro sunfua được giải phóng từ đá núi lửa lân cận, tạo ra năng lượng hóa học thu được trong các phân tử ATP. Người tiêu dùng trong chuỗi thức ăn vi sinh vật đó tận dụng lưu huỳnh và sunfat nguyên tố làm đầu vào trao đổi chất. Hệ thống tạo ra dòng năng lượng độc lập với quá trình quang hợp hoặc chất hữu cơ bề mặt.

Mở rộng khái niệm sinh quyển trên cạn

Khám phá này định hình lại các định nghĩa khoa học về môi trường nào hỗ trợ cuộc sống phức tạp. Theo truyền thống, các nhà sinh học coi hydrocarbon, nước lỏng và nhiệt độ vừa phải là những yêu cầu cơ bản. Hệ sinh thái Peru-Chile chứng minh rằng sự sống có thể phát triển trong những bối cảnh hoàn toàn khác nhau. Nhiệt độ gần 400 độ C ở một số khu vực dưới nước có núi lửa vẫn là nơi ẩn náu của các sinh vật ưa nhiệt thích nghi.

• Trao đổi chất dựa trên chu trình lưu huỳnh
• Áp suất lên tới 250 atm
• Độ sâu 2,5 km
• Năng lượng có nguồn gốc địa hóa
• Vi sinh vật độc quyền và duy nhất

Sự đa dạng sinh quyển dưới nước này mở rộng theo cấp số nhân “vùng có thể ở được” khi được chiếu lên các ngoại hành tinh và mặt trăng băng giá. Nếu sự sống trên cạn có thể phát triển mạnh trong những môi trường khắc nghiệt này, thì những môi trường được cho là khô cằn trong các hệ mặt trời xa xôi có thể chứa chấp những sinh vật chưa được biết đến. Tính linh hoạt sinh học được thể hiện bởi các vi sinh vật từ rãnh Peru-Chile thể hiện một cột mốc quan trọng trong sinh học vũ trụ đương đại, định hình các chiến lược trong tương lai để khám phá hành tinh và tìm kiếm sinh quyển ngoài Trái đất.