Vi sinh vật ngừng cộng sinh với nhau vì nóng lên toàn cầu

STNN - Nghiên cứu mới cho thấy điều kiện nóng hơn ngăn cản các vi sinh vật ngừng cộng sinh có lợi với nhau. Các nhà khoa học của Đại học Exeter đã nghiên cứu một sinh vật đơn bào (Paramecium bursaria) có thể hấp thụ và nuôi dưỡng tảo (Chlorella spp).

• Bảo tồn, lưu giữ nguồn gen Vi sinh vật thú y

Sự kết hợp này phổ biến ở nước ngọt trên toàn thế giới và mối quan hệ cộng sinh của chúng mang lại lợi ích bao gồm trao đổi chất dinh dưỡng và bảo vệ tảo. Nhưng khi các nhà khoa học làm cho nước ấm hơn 5°C, mối quan hệ cộng sinh này đã ngừng hoạt động và kết quả cho thấy tảo thậm chí có thể trở thành ký sinh. Sự phá vỡ các mối quan hệ như vậy có thể có tác động lớn đến hệ sinh thái.

"Loại mối quan hệ này được gọi là quang cộng sinh, là một phần quan trọng của hệ sinh thái nước ngọt và đại dương. Để minh họa cho tầm quan trọng của chúng, những mối quan hệ này cung cấp khoảng một nửa tổng lượng quang hợp ở biển. Một ví dụ nổi tiếng được tìm thấy ở các rạn san hô là nơi cư trú của các đối tác quang hợp. Trong những năm gần đây, chúng ta đã chứng kiến ​​nhiều sự kiện 'tẩy trắng' nổi tiếng, khi san hô đẩy những đối tác này ra ngoài, thường là do nhiệt độ cao, khiến chúng có nguy cơ bị căng thẳng và tử vong" - Tiến sĩ Ben Makin, thuộc Viện Môi trường và Phát triển Bền vững tại Cơ sở Penryn của Exeter ở Cornwall cho biết.

"Đó là phản ứng 'tức thời', ngắn hạn đối với các điều kiện thay đổi. Tuy nhiên trong nghiên cứu này, chúng tôi muốn tìm hiểu những tác động tiến hóa có thể có của nhiệt độ cao xảy ra qua nhiều thế hệ. Những tác động như vậy hầu như vẫn chưa được biết đến, vì chúng khó nghiên cứu ở các sinh vật phát triển chậm. Các sinh vật đơn bào mà chúng tôi chọn trong nghiên cứu của mình có tuổi thọ ngắn, vì vậy, bằng cách thử nghiệm chúng ở nhiệt độ cao kéo dài, chúng tôi có thể kiểm tra cách chúng phản ứng qua nhiều thế hệ".

Hai vi sinh vật Paramecium bursaria và Chlorella spp trong nghiên cứu đã được nuôi trong điều kiện phòng thí nghiệm ở nhiệt độ 25°C nhiệt độ thực tế đối với các loài này trong môi trường.

Các nhà nghiên cứu đã nuôi một số loài ở nhiệt độ 25°C làm nhóm đối chứng, trong khi những loài khác được tiếp xúc với nhiệt độ làm mát (20°C) hoặc nhiệt độ ấm (30°C) trong 295 ngày.

Tiến sĩ Makin cho biết "Với nhiệt độ ấm lên 5°C phù hợp với các kịch bản khí hậu xấu nhất vào cuối thế kỷ này thì mối quan hệ giữa các loài này dường như đã thay đổi cơ bản".

"Trong khi một số loài tảo vẫn ở trong tế bào vật chủ, mối quan hệ này bị suy giảm mạnh trong điều kiện ấm hơn. Quang hợp ròng và hiệu quả sử dụng carbon trên thực tế là lượng năng lượng mà tảo tạo ra cho vật chủ và khả năng liên kết sử dụng năng lượng đó để phát triển đều giảm mạnh xuống bằng không. Việc mất hoàn toàn quang hợp ròng là một kết quả đáng kinh ngạc. Điều đáng báo động là điều này ngụ ý rằng tốc độ quang hợp do các hiệp hội này cung cấp trên toàn cầu có thể gặp rủi ro theo thang thời gian tiến hóa trong điều kiện ấm lên. Điều này cũng có nghĩa là tảo không còn cung cấp lợi ích quang hợp quan trọng cho vật chủ của chúng nữa, với mối liên kết này cho thấy dấu hiệu trở thành ký sinh."

Đây là một 'sự đảo ngược' của mối liên kết cộng sinh khi mà các cộng sinh quang hợp này thường hình thành giữa các loài không còn nhận được lợi ích từ nhau nữa, và thay vào đó, các đối tác có thể khai thác hoặc gây hại cho nhau.

Người ta hy vọng rằng quá trình tiến hóa có thể "giải cứu" một số loài, cho phép chúng thích nghi đủ nhanh với những thay đổi môi trường nhanh chóng do con người gây ra. Mặc dù các loài này đã cố gắng nâng "tốc độ tăng trưởng tối ưu nhiệt" của chúng (nhiệt độ lý tưởng để sinh sản), nhưng chúng đã không tiến hóa để cứu mối quan hệ cộng sinh của chúng.

Loại tảo này thường dựa vào nitơ hữu cơ có nguồn gốc từ vật chủ, nhưng trong nghiên cứu, ngày càng nhiều tảo trở nên sống tự do tồn tại bên ngoài vật chủ và hiện đang dựa vào nitơ vô cơ có trong nước.

Tiến sĩ Makin kết luận: "Sự nóng lên có khả năng làm xói mòn những mối quan hệ này theo thang thời gian tiến hóa và gây ra những tác động nghiêm trọng đến các mối quan hệ cộng sinh quang hợp có năng suất cao trên toàn cầu, như những mối quan hệ được tìm thấy ở các rạn san hô."

Sinh San (theo Sciencedaily)