Thạch tín giúp sinh vật cổ đại trên Trái đất quang hợp trước khi có oxy

Trên sa mạc Atacama của Chile, ở một khu vực được gọi là Laguna La Brava, các nhà khoa học đã nghiên cứu một thảm vi khuẩn màu tím sống trong một hồ nước siêu mặn không có oxy. Nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Communications Earth and Environment hôm 22.9.

Nhàđịa chất học Pieter Visscher từ Đại học Connecticut cho biết: “Tôi đã nghiên cứu những thảm vi khuẩn trong khoảng 35 năm. Đây là hệ thống duy nhất trên Trái đất mà tôi có thể tìm thấy thảm vi khuẩn hoạt động hoàn toàn trong điều kiện thiếu oxy”.

Thảm vi khuẩn, hóa thạch thành stromatolite, phân bố nhiều trên Trái đất trong ít nhất 3,5 tỉ năm. Trong một tỉ năm đầu tiên, chúng tồn tại mà không có oxy để quang hợp. Theo các nhà nghiên cứu, stromatolite hóa thạch cung cấp lưu trữ cổ về sự sống trên Trái đất bởi những gì còn lại.

Làm thế nào những dạng sống này tồn tại trong điều kiện khắc nghiệt như vậy vẫn chưa được khám phá, nhưng khi xem xét stromatolite và sinh vật ái cực còn sống ngày nay, các nhà nghiên cứu đã tìm ra một số khả năng.

Sắt, lưu huỳnh và hydro từ lâu đã được xem là những chất thay thế có thể cho oxy, mãi tới khi phát hiện dấu vết thạch tín trong các hồ siêu mặn Searles và Mono ở California thì giới khoa học mới đưa thạch tín vào danh sách. Kể từ đó, các stromatolite từ thành hệ Tumbiana ở Tây Úc đã hé lộ rằng ánh sáng và thạch tín từng là một phương thức quang hợp ở thời kỳ Tiền Cambri.

Hồi năm ngoái, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một dạng sống dồi dào ở Thái Bình Dương cũng hít thở thạch tín. Ngay cả những dạng sống ở La Brava cũng gần giống với một loại vi khuẩn màu tím có tên Ectothiorhodospira sp, gần đây đã được tìm thấy trong hồ nước giàu thạch tín ở Nevada. Vi khuẩn này cũng quang hợp bằng cách oxy hóa hợp chất arsenite thành một dạng khác là arsenate.

Tuy cần nhiều nghiên cứu hơn để xác minh xem liệu các vi khuẩn ở La Brava có chuyển hóa arsenite hay không, nghiên cứu ban đầu cho thấy dòng nước chảy xiết xung quanh những thảm vi khuẩn này chứa nhiều hydro sunfua và thạch tín.

Trong khi nghiên cứu bộ gen cho thấy thảm vi khuẩn ở La Brava có các công cụ để chuyển hóa thạch tín và lưu huỳnh, các tác giả cho biết quá trình khử thạch tín của nó dường như hiệu quả hơn quá trình khử sunfat. Dù vậy, họ nói rằng có bằng chứng chắc chắn rằng cả hai quá trình đều tồn tại và đủ để hỗ trợ các thảm vi sinh vật rộng lớn trong những ngày đầu tiên của sự sống trên Trái đất.

Nếu nhóm nghiên cứu đúng và vi khuẩn ở La Brava thực sự đang hít thở bằng thạch tín, thì những dạng sống này sẽ là dạng đầu tiên làm được điều đó trong một thảm vi khuẩn hoàn toàn không có oxy. Đây cũng là mô hình lý tưởng giúp hiểu rõ hơn một số dạng sống sớm nhất trên hành tinh.

Visscher nói: “Nếu những gì đã nghiên cứu là đúng thì chúng tôi cần mở rộng tìm kiếm các dạng sống ở những nơi khác. Khi tìm kiếm bằng chứng về sự sống trên sao Hỏa, các nhà khoa học cũng cần xem xét thạch tín. Nó thực sự không chỉ là một chất độc”.