Con người dùng vi rút làm đồng minh trong chống biến đổi khí hậu

Có trong tay danh mục gồm hàng trăm nghìn loài vi rút DNA và RNA trong các đại dương trên thế giới, các nhà khoa học đang tập trung vào các loại vi rút có khả năng cao nhất trong chống lại biến đổi khí hậu. Đây là những vi rút có khả năng giữ carbon dioxide trong nước biển hoặc sử dụng những kỹ thuật tương tự để ngăn khí metan thoát ra khỏi vùng Bắc Cực đang tan băng.

Bằng cách kết hợp dữ liệu giải trình tự bộ gien với phân tích trí tuệ nhân tạo, các nhà nghiên cứu đã xác định được các loại vi rút sống ở đại dương và đánh giá bộ gien của chúng để phát hiện ra rằng chúng “đánh cắp” gien từ các vi khuẩn hoặc tế bào xử lý carbon trong biển. Lập bản đồ các gien chuyển hóa vi sinh vật, gồm cả các gien chuyển hóa carbon dưới nước, đã xác định 340 kiểu trao đổi chất trên khắp các đại dương. Trong số này, 128 loại cũng được tìm thấy trong bộ gien của các vi rút dưới đại dương.

Matthew Sullivan, giáo sư vi sinh học và giám đốc Trung tâm Khoa học về Vi sinh vật tại Đại học bang Ohio (Mỹ), cho biết: “Tôi rất sốc khi con số này cao đến vậy”.

Sau khi khai thác được kho dữ liệu khổng lồ thông qua những quá trình tính toán, nhóm nghiên cứu đã làm sáng tỏ loại vi rút nào có vai trò trong quá trình chuyển hóa carbon. Họ cũng đang sử dụng thông tin này để giúp dự đoán cách sử dụng vi rút để tạo ra hệ vi sinh vật đại dương hướng tới lưu giữ carbon hữu hiệu hơn.

Sullivan là điều phối viên vi rút thuộc dự án Tara Oceans Consortium, một nghiên cứu toàn cầu kéo dài ba năm về tác động của biến đổi khí hậu đối với các đại dương trên thế giới và đang lưu trữ 35.000 mẫu nước chứa nhiều vi sinh vật. Ông cho biết: “Đại dương hấp thụ carbon và điều đó giúp chúng ta chống lại biến đổi khí hậu. CO2 được hấp thụ dưới dạng khí và quá trình chuyển đổi nó thành carbon hữu cơ do vi khuẩn quyết định. Những gì chúng ta đang thấy hiện nay là vi rút nhắm vào các phản ứng quan trọng nhất trong quá trình trao đổi chất của cộng đồng vi sinh vật này. Điều này có nghĩa là chúng ta có thể bắt đầu nghiên cứu xem loại vi rút nào có thể được sử dụng để chuyển đổi carbon thành loại chúng ta muốn.

Nói cách khác, liệu chúng ta có thể biến đại dương khổng lồ này thành một bể chứa carbon nhằm có thêm thời gian chống lại biến đổi khí hậu, thay vì lượng carbon đó được thải ngay trở lại khí quyển hay không?”

Năm 2016, nhóm Tara xác định rằng lượng carbon chìm trong đại dương có liên quan đến sự hiện diện của vi rút. Người ta cho rằng vi-rút giúp hút carbon theo cơ chế khi các tế bào xử lý carbon bị nhiễm vi-rút, chúng tập hợp thành các tập hợp lớn hơn, dính hơn và rơi xuống đáy đại dương. Các nhà nghiên cứu đã phát triển các phân tích dựa trên AI để xác định trong hàng nghìn loại vi-rút, có một số ít là vi-rút “VIP” và đem nuôi cấy trong phòng thí nghiệm.

Mô hình trao đổi chất cộng đồng mới này, được phát triển bởi cộng tác viên Giáo sư Damien Eveillard của Hiệp hội Đại dương Tara, giúp họ hiểu những hậu quả không lường trước được có thể xảy ra khi tiếp cận con đường dùng vi rút chống biến đổi khí hậu. Phòng thí nghiệm của Sullivan cũng đang áp dụng những thử nghiệm đại dương này vào việc sử dụng vi-rút để tạo ra hệ vi sinh vật trong môi trường bên trong con người nhằm hỗ trợ phục hồi sau chấn thương tủy sống, cải thiện kết quả cho trẻ sơ sinh có mẹ nhiễm HIV, chống nhiễm trùng ở vết bỏng, v.v.

“

Theo The Guardian, các nhà khoa học thế giới mới đây phát đi cảnh báo, nhân loại có khả năng phải đối mặt với một mối đe dọa đại dịch mới do virus cổ đại. Cụ thể, hiện tượng Trái đất ấm lên với tốc độ nhanh chóng sẽ làm tan băng, khiến các loại virus cổ xưa bị “nhốt” trong lớp băng vĩnh cửu ở Bắc Cực được giải phóng, từ đó làm bùng phát một đại dịch mới. Chính vì khả năng hồi sinh sau khi đã ngủ yên hàng nghìn đến chục nghìn năm mà các loại virus này được gọi là “zombie” (tạm dịch là “xác sống”).
Trước tình hình này, các nhà khoa học đã bắt đầu lên kế hoạch cho một mạng lưới giám sát Bắc Cực nhằm xác định chính xác các trường hợp sớm mắc bệnh do vi sinh vật cổ đại gây ra. Ngoài ra, kế hoạch này cũng sẽ bảo đảm cung cấp các cơ sở cách ly và điều trị y tế chuyên nghiệp cho những người nhiễm bệnh nhằm ngăn chặn dịch bệnh bùng phát và ngăn chặn những người nhiễm bệnh rời khỏi khu vực cách ly.
Nhà di truyền học Jean-Michel Claverie thuộc Trường đại học Aix-Marseille (Pháp) cho biết: “Hiện tại, các phân tích về mối đe dọa của đại dịch tập trung vào các bệnh có thể xuất hiện ở các khu vực nhiệt đới tại Nam bán cầu và sau đó lan rộng về phía bắc. Ngược lại, người ta ít chú ý đến một đợt bùng phát có thể xuất hiện ở Bắc Cực xa xôi, sau đó lan xuống Nam bán cầu và tôi tin rằng đó là một sự sơ suất. Có những loại virus ở khu vực Bắc Cực có khả năng lây nhiễm sang người và gây ra một đợt bùng phát dịch bệnh mới”.