Nhiệt độ tăng, sự sống trên Trái đất bị đe dọa do bọt biển mất dần

Bọt biển đóng vai trò quan trọng trong đại dương vì cung cấp nơi trú ẩn và thức ăn cho rất nhiều sinh vật biển, tái chế chất dinh dưỡng bằng cách lọc nước biển mỗi ngày, và là vật chủ của các vi khuẩn được xem như chìa khóa cho một số công nghệ y học cấp bách nhất. Giờ chúng (bọt biển) đang chịu nguy cơ trước những thách thức mà con người phải đối mặt.

Sống cộng sinh với vi khuẩn

Vừa qua, các nhà khoa học từ UNSW (Đại học New South Wales, Úc) đã phát hiện ra rằng khi bọt biển nhiệt đới tiếp xúc với nhiệt độ ấm hơn, nó sẽ mất đi một loại vi khuẩn quan trọng và điều này có thể giải thích tại sao nhiều mô bọt biển lại chết. Nghiên cứu mới nhất, được công bố hôm 14.6 trên ISME Communications, đã tiết lộ rằng nếu để bọt biển tiếp xúc với nhiệt độ tăng thêm 3°C, một loại vi khuẩn thiết yếu sẽ rời bỏ bọt biển, khiến mô của nó bị “ngộ độc”.

Sự hợp tác giữa các nhà nghiên cứu từ UNSW cùng Heidi Luter từ Viện Khoa học hàng hải Úc và James Bell từ Đại học Victoria ở Wellington, đã bổ sung thêm một mảnh ghép quan trọng cho câu đố về tác động của biến đổi khí hậu đối với quần thể bọt biển trên khắp thế giới.

Tiến sĩ Emmanuelle Botte (Trường BEES - Brooklyn Environmental Exploration School) và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Chúng ta đã chứng kiến sóng nhiệt biển quét sạch bọt biển ở Địa Trung Hải và tác động đến bọt biển ở New Zealand.

Chúng ta đang chứng kiến một số loài bọt biển không có khả năng chống biến đổi khí hậu như suy nghĩ ban đầu. Nghiên cứu này tiết lộ rằng việc phá vỡ mối quan hệ cộng sinh giữa vật chủ và vi khuẩn có thể tạo ra sự mất cân bằng hóa học trong bọt biển và gây ra sự phân hủy của nó”.

Bọt biển - những sinh vật sống ở biển cổ đại - thường bị nhầm với thực vật, nhưng chúng là động vật cố định và trên thực tế là một trong những loài lâu đời nhất trên Trái đất.

Tiến sĩ Botte cho biết: “Bọt biển có mặt từ 545 triệu năm trước. Bọt biển sống cộng sinh với vi khuẩn, đồng thời vi khuẩn hoàn thành vai trò quan trọng đối với bọt biển: chúng tái chế chất dinh dưỡng, tạo ra năng lượng và bảo vệ bọt biển trước những kẻ săn mồi và bệnh tật. Một số vi khuẩn thậm chí còn giải độc cho bọt biển. Chúng đóng vai trò hơi giống gan và thận của bọt biển”.

Mối quan hệ thiết yếu này giữa bọt biển và vi khuẩn đã được ghi lại rõ ràng. Và nghiên cứu cũng chỉ ra rằng một số loài bọt biển và các vi khuẩn liên quan đặc biệt dễ bị tổn thương khi nhiệt độ nước ấm hơn.

Tiến sĩ Botte cho biết: “Chúng tôi tiến hành nghiên cứu này vì chúng tôi biết rằng một số bọt biển nhạy cảm với các điều kiện khí hậu trong tương lai, nhưng chúng tôi muốn biết lý do tại sao.

Giống như chúng ta, bọt biển cần một hệ vi sinh vật khỏe mạnh để sinh tồn. Chúng tôi ngờ rằng những thay đổi trong vi khuẩn và quan trọng hơn là những hoạt động chúng trong mô bọt biển, có thể giải thích tại sao một số loài bọt biển phải vật lộn trong vùng nước ấm hơn”.

Sự thay đổi trong thành phần vi sinh vật của bọt biển

Tiến sĩ Botte cho biết: “Bạn có thể tìm thấy bọt biển ở khắp mọi nơi dưới đáy biển, từ vùng nhiệt đới đến vùng cực. Nghiên cứu này tập trung vào một loài bọt biển thường thấy ở rạn san hô Great Barrier và ở khu vực Tây Ấn Độ Dương - Thái Bình Dương, loài Stylissa flabelliformis (được gọi là bọt biển hình quạt màu cam, được tìm thấy ở khắp các đại dương nhiệt đới. Nó thường có hình dạng giống như một chiếc quạt Nhật Bản nên được đặt tên như vậy. Trong tự nhiên, nó thích mọc trên các thềm đá và ăn sinh vật phù du).

Nhóm nghiên cứu đã phân tích thành phần vi sinh vật của loại bọt biển này, có độ nhạy cảm với nhiệt độ tăng từ 28,5°C và 31,5°C.

Tiến sĩ Botte cho biết: “Trong cùng những điều kiện này, chúng tôi thấy rằng có sự khác biệt lớn về loại vi khuẩn được tìm thấy trong một mô bọt biển khỏe mạnh ở nhiệt độ mát hơn và trong một mô bọt biển bị hoại tử hoặc sắp chết ở vùng nước ấm hơn.

Một thay đổi đặc biệt nổi bật: Một nhóm vi khuẩn được gọi là vi khuẩn cổ đại diện cho 10% tổng số vi khuẩn trong mô bọt biển khỏe mạnh. Và chúng tôi hoàn toàn không thể tìm thấy nó trong mô bọt biển hoại tử.

Chúng tôi phát hiện ra rằng loại vi khuẩn này là loài duy nhất có thể giải độc amoniac do bọt biển tạo ra. Và nếu không có vi khuẩn này, amoniac độc hại sẽ tích tụ trong mô của bọt biển”.

Có vẻ như sự cộng sinh giữa Stylissa flabelliformis và vi khuẩn của nó không đủ linh hoạt để thích nghi với mức nhiệt độ tăng cao được dự đoán sẽ trở thành nhiệt độ trung bình vào cuối thế kỷ này.

Điều quan trọng là tác động tiềm ẩn của nước ấm lên bọt biển và vi khuẩn không phải là một viễn cảnh xa vời. Tiến sĩ Botte cho biết: “Chúng tôi đã sử dụng các điều kiện không chỉ đại diện cho mức trung bình trong tương lai mà còn là mức cực đoan của ngày hôm nay, vì chúng tôi đã thấy nhiệt độ cao hơn bình thường từ 1,5 - 3°C trong nhiều tuần ở Úc”.

Tiến sĩ Botte cho biết: “Ngoài việc cung cấp thức ăn và nơi trú ẩn cho các sinh vật khác, bọt biển rất quan trọng đối với việc khai thác dược liệu. Trong đại dương, phần lớn các phân tử có đặc tính chống ung thư hoặc chống mầm bệnh được tạo ra bởi động vật không xương sống ở biển, và đặc biệt là bởi các vi khuẩn sống cộng sinh với bọt biển. Những mối cộng sinh này là chìa khóa cho các đại dương khỏe mạnh và là mỏ vàng cho công nghiệp dược phẩm”.

Nhóm nhà khoa học đằng sau công trình nghiên cứu mới nhất này muốn nhấn mạnh rủi ro mà biến đổi khí hậu gây ra đối với sự đa dạng của vi sinh vật trên Trái đất. Họ khẳng định: “Biến đổi khí hậu không chỉ ảnh hưởng đến những loài động vật to lớn dễ gây chú ý. Nó có nguy cơ làm xói mòn tính đa dạng sinh học của các loài động vật tầm thường và vi khuẩn trú ngụ bên trong chúng, vốn là chìa khóa cho sức khỏe của các đại dương và sự sống nói chung trên hành tinh của chúng ta”.