Kinh ngạc với vi khuẩn khổng lồ có thể nhìn thấy bằng mắt thường

Hôm 23/6, trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science, các nhà khoa học cho biết đã phát hiện một loại vi khuẩn khổng lồ được gọi là Thiomargarita magnifica, dài tới 2 cm với cấu trúc bên trong không giống vi khuẩn thông thường.

DNA của Thiomargarita không trôi nổi tự do bên trong tế bào như ở hầu hết các vi khuẩn mà chứa trong rất nhiều túi nhỏ có màng liên kết được gọi là bào quan.

Nhà sinh vật biển Jean-Marie Volland thuộc Viện nghiên cứu gene và Phòng thí nghiệm nghiên cứu hệ thống phức hợp ở California, Mỹ, đồng trưởng nhóm nghiên cứu cho biết, vi khuẩn mới phát hiện có kích thước lớn gấp hàng nghìn lần vi khuẩn thông thường, mức độ khác thường có thể ví như một người bình thường so với một người có chiều cao như đỉnh Everest.

Các tế bào vi khuẩn Thiomargarita magnifica dưới kính hiển vi có thể nhìn bằng mắt thường trong tương quan với một đồng xu. Nguồn: Tomas Tyml / Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley- LBNL/AP.

Vi khuẩn này lần đầu tiên được nhà vi sinh vật học Olivier Gros, đồng trưởng nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Antilles, Pháp phát hiện trong môi trường nước biển giàu lưu huỳnh của đầm lầy ở Guadeloupe, một quần đảo thuộc Pháp ở Caribe.

“Năm 2009, tôi tìm thấy những sợi dài màu trắng bám vào một chiếc lá rụng chìm dưới rừng ngập mặn. Tôi đã mang chúng về phòng thí nghiệm để phân tích. Thật ngạc nhiên khi đó là một loại vi khuẩn khổng lồ.”, ông Gros cho biết.

Thiomargarita dài trung bình 10.000 micromet (1 cm), thậm chí gấp đôi, so với các vi khuẩn thông thường chỉ dài 1-5 micromet. 

Rừng ngập mặn Guadeloupe, một quần đảo thuộc Pháp ở Caribe, nơi tìm thấy loại vi khuẩn lớn bất thường Thiomargarita magnifica. Nguồn: Hugo Bret / LBNL/ Reuters.

“Nó có kích thước lớn hơn mức tối đa có thể có đối với một loại vi khuẩn mà chúng tôi hình dung. Chúng có kích thước và hình dạng giống như một sợi lông mi.”, nhà sinh vật biển Volland chia sẻ.

Vi khuẩn lớn nhất được biết đến cho đến nay có chiều dài tối đa khoảng 750 micromet.

Vi khuẩn là những sinh vật đơn bào hiện diện gần như khắp mọi nơi trên hành tinh, rất quan trọng đối với hệ sinh thái và hầu hết các sinh vật sống. Vi khuẩn được cho là những sinh vật đầu tiên sinh sống trên Trái đất và vẫn có cấu trúc khá đơn giản sau hàng tỉ năm. Cơ thể con người chứa đầy vi khuẩn và chỉ một số ít trong số chúng có khả gây bệnh.

Các tế bào vi khuẩn Thiomargarita magnifica dưới kính hiển vi. Nguồn: Tomas Tyml / LBNL /AP.

Tuy vậy Thiomargarita magnifica không phải là sinh vật đơn bào lớn nhất được biết đến, kỉ lục này thuộc về loài tảo biển Caulerpa taxifolia, dài tới 15-30 cm.

Các đầm lầy ngập mặn ở Caribe chứa nhiều chất hữu cơ, được các vi sinh vật trong trầm tích phân hủy tạo ra nồng độ lưu huỳnh cao. Môi trường giàu lưu huỳnh cung cấp nguồn năng lượng cho vi khuẩn như Thiomargarita magnifica.

Các nhà nghiên cứu đặt tên cho bào quan mang DNA của vi khuẩn này là "pepins" theo một từ tiếng Pháp để chỉ những hạt nhỏ bên trong trái cây.

Môi trường phát hiện vi khuẩn khổng lồ Thiomargarita magnifica. Nguồn: Pierre Yves Pascal / LBNL / Reuters.

“Ngoài hai trường hợp ngoại lệ, không có vi khuẩn nào khác được biết là có thể giữ DNA của chúng bên trong một bào quan có màng bao bọc. Thực tế, đó là đặc điểm của các tế bào phức tạp hơn có nhân bao quanh màng, chẳng hạn như tế bào người hoặc động thực vật.”, ông Volland nói.

Lập bản đồ bộ gen của nó cho thấy, Thiomargarita đã mất một số gen cần thiết cho sự phân chia tế bào và có nhiều hơn số lượng bản sao thông thường của các gen chịu trách nhiệm kéo dài tế bào.

Thiomargarita magnifica bao gồm một tế bào đơn lẻ lớn gấp 5.000 lần các vi khuẩn khác. Nguồn: Tomas Tyml /LBNL/AP.

"Điều này có thể giải thích một phần lý do tại sao tế bào lại phát triển thành một sợi dài như vậy. Bộ gen cũng rất lớn và chứa gấp ba lần số lượng gen trung bình thường có ở vi khuẩn.", ông Volland nói, lưu ý, phát hiện này cho thấy sự sống trên Trái đất vẫn còn những điều bất ngờ đang chờ khám phá.

Petra Levin, một nhà vi sinh vật học tại Đại học Washington, Mỹ, bày tỏ, đó là một khám phá đáng kinh ngạc. Nó đặt ra câu hỏi có bao nhiêu loài vi khuẩn khổng lồ như vậy.

Vi khuẩn hình sợi bún Thiomargarita magnifica. Nguồn: Jean-Marie Volland / LBNL / Reuters.

Manuel Campos, một nhà sinh vật học tại Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Quốc gia Pháp, cho biết, việc có được không bào trung tâm lớn khác thường so với vi rút thông thường đã giúp tế bào của Thiomargarita vượt qua các giới hạn vật lý ... về kích thước của tế bào.

Các nhà nghiên cứu cho biết không rõ tại sao vi khuẩn lại lớn như vậy, nhưng đồng tác giả Volland đưa ra giả thuyết, đó có thể là một sự thích nghi để giúp vi khuẩn tránh bị các sinh vật nhỏ hơn ăn thịt.