Hồi sinh giun tròn đông cứng suốt 46.000 năm trong băng vĩnh cửu

Giun tròn cổ đại, hay giun tròn, thuộc loài Panagrolaimus kolymaensis. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra nó ẩn mình bên trong một hang sóc (đã hóa thạch) được khai quật từ lớp băng vĩnh cửu gần sông Kolyma, ở phía đông bắc Bắc Cực, vào năm 2002.

Vào năm 2018, các nhà khoa học đã hồi sinh giun tròn bị đóng băng, nhưng niên đại và chủng loại của loài giun này vẫn chưa được khám phá. Giờ đây, một nghiên cứu được công bố hôm 27/7 trên tạp chí PLOS Genetics có thể đã tìm ra câu trả lời cho những câu hỏi này.

“Việc sống sót trong môi trường khắc nghiệt trong thời gian dài là một thách thức mà chỉ một số sinh vật có khả năng thực hiện được Ở đây, chúng tôi đã phát hiện ra một loài giun tròn trong đất thuộc loài Panagrolaimus kolymaensis đã ‘ngủ đông’ suốt 46.000 năm trong lớp băng vĩnh cửu ở Siberia.", nhóm nghiên cứu cho biết.

Các sinh vật như giun tròn và gấu nước có thể đi vào trạng thái không hoạt động — một quá trình trao đổi chất được gọi là "cryptobiosis" (ngủ đông) — để phản ứng với việc bị đóng băng hoặc mất nước hoàn toàn. Trong cả hai trường hợp, các sinh vật giảm mức tiêu thụ oxy và lượng nhiệt sinh ra từ quá trình trao đổi chất tới ngưỡng thấp nhất có thể, thậm chí không thể phát hiện.

Con giun tròn vừa được ‘hồi sinh’ được cho là đã rơi vào trạng thái ngủ đông vào cuối thế Canh Tân (Pleistocene) (kéo dài 2,6 triệu năm đến 11.700 năm trước), thời kỳ bao gồm kỷ băng hà đã diễn ra gần nhất.

Theo nghiên cứu, lớp băng vĩnh cửu giam giữ sinh vật nhỏ bé này vẫn chưa tan ra kể từ đó đến nay. Đây là thời gian ngủ đông dài nhất được ghi nhận ở giun tròn.

Trước đó, loài giun tròn ở Nam Cực Plectus murrayi và mẫu vật Tylenchus polyhypnus là sinh vật nắm giữ giữ kỷ lục này. Sinh vật đầu tiên đóng băng trong rêu trong 25,5 năm, trong khi sinh vật còn lại được làm khô trong phòng tiêu bản trong 39 năm.

Được biết, để tìm hiểu chính xác tại sao tuyến trùng có thể tồn tại trong thời gian dài như vậy, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một số con giun P. kolymaensis và C. Elegans còn sống để làm khô chúng trong phòng thí nghiệm.

Khi những con giun chuyển sang trạng thái kỵ nước, nhóm nghiên cứu đã quan sát thấy sự gia tăng đột biến trong việc sản xuất một loại đường gọi là trehalose, chất mà họ cho rằng có thể giúp bảo vệ màng tế bào của giun tròn khỏi bị mất nước. Sau đó, họ đông lạnh những con giun ở nhiệt độ âm 80 độ C và nhận thấy rằng việc hút ẩm đã cải thiện tỷ lệ sống sót của cả hai loài. Theo nghiên cứu, những con giun bị đóng băng ở nhiệt độ này mà không bị mất nước trước đó sẽ chết ngay lập tức. Với đặc điểm này, giun tròn đã tiến hóa để tồn tại trong các trạng thái ngủ đông này trong nhiều nghìn năm.

Điều này có nghĩa, các loài giun đã bị tuyệt chủng có thể được hồi sinh nếu chúng thoát khỏi lớp băng vĩnh cửu. Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng "những thay đổi mạnh mẽ" đối với môi trường mà chúng ngủ đông, bao gồm sự dao động về nhiệt độ và phóng xạ tự nhiên, có thể đánh thức những con giun tròn cổ đại khỏi giấc ngủ sâu của chúng.

Tham khảo Live Science