Rất sâu dưới bề mặt nước biển, xung quanh các miệng phun thủy nhiệt, có rất nhiều loài sinh vật tồn tại và sống cộng sinh với vi khuẩn. Vi khẩn cung cấp cho các loài sinh vật này các chất hữu cơ mà chúng tạo ra từ khí metan và các hợp chất lưu huỳnh đã bị khử (ví dụ như sunphua) được thoát ra từ các miệng phun thủy nhiệt.
Mới đây, một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế1 đã khám phá ra rằng vi khuẩn sống cộng sinh với loài trai sống quanh các miệng phun thủy nhiệt sử dụng hyđrô như một nguồn năng lượng để sản xuất ra các chất hữu cơ2. Trước đây chúng từng được biết đến với việc sử dụng sunphua hay metan để sản xuất ra các chất hữu cơ này.
Các nhà nghiên cứu đã khám phá ra vùng thủy nhiệt Logachev, nơi mà số lượng lớn khí hyđrô được khuếch tán trong dòng thủy nhiệt. Vùng thủy nhiệt này nằm ở độ sâu 3200 mét so với mặt nước biển ở 140 vĩ tuyến Bắc trên dãy núi chạy dọc xuyên qua giữa Đại Tây Dương.
Sự tập trung của loài trai tại các miệng phun Logachev, những con trai này có thể dài đến 12cm.
Bằng cách sử dụng một khối phổ kế thực địa đặc biệt thích nghi được với môi trường khắc nghiệt, các nhà nghiên cứu đã đo được dòng thủy nhiệt trước và sau khi nó chảy qua khu vực loài trai sinh sống xung quanh các miệng phun.
Nhà nghiên cứu về phân tích quang phổ, Stéphane Hourdez đến từ Roscoff Marine Station3, cho biết: “Chúng tôi đã quan sát thấy loài trai sử dụng đến 50% lượng khí hydro thoát ra từ miệng phun thủy nhiệt. Ước tính tổng lượng hyđrô tiêu thụ của 250000 đến 500000 con trai tại vùng Logatchev lên tới 4460 lít một giờ, hay 39 triệu lít hyđrô một năm”.
Các loài trai ở vùng thủy nhiệt Logachev là vật chủ của hai loại vi khuẩn sống cộng sinh, một loại sử dụng các hợp chất lưu huỳnh đã bị khử còn loại kia sử dụng khí metan. Trình tự sắp xếp gen của các vi khuẩn này khẳng định sự tồn tại của hupL, một gen quan trọng trong quá trình hấp thụ hyđrô. Đáng ngạc nhiên là gen có liên quan đến sự chuyển hóa hợp chất sunphua bị khử cũng tồn tại trong cùng một bộ gen, dẫn tới giả thiết rằng các vi khuẩn oxy hóa lưu huỳnh có thể sử dụng lưu huỳnh hay một chất hóa học khác để tạo ra năng lượng. Hourdez kết luận: “Các sinh vật cộng sinh sử dụng hydro như một nguồn năng lượng để tạo ra các hợp chất hữu cơ có thể thường xuyên hơn gấp nhiều lần so với những gì mà ta nghĩ trước đây”.
Tham khảo
01. Max Planck Institute (Germany), CNRS and CEA-Genoscope (France), Harvard University (US).
02. J.M.Petersen et al., “Hydrogen is an energy source for hydrothermal vent symbioses,” Nature, 2011.476:176-180.
03. Laboratoire Adaptation et diversité en milieu marin (CNRS / UMPC).
Thanh Hà-Nguyễn Lý (Theo CNRS)
Nguồn Viện KH & CN Việt Nam
