Luân trùng hồi sinh sau 24.000 năm đông cứng dưới băng

Những con luân trùng lấy từ lớp băng vùng cực ở Siberia sống lại trong phòng thí nghiệm và sinh sản, tạo ra bản sao có hệ gene giống chúng. Luân trùng bdelloid được đặt tên dựa theo vòng lông nhỏ giống bánh xe bao quanh miệng. Chúng là động vật vi sinh đa bào sống trong môi trường nước ngọt và đã tồn tại trên Trái Đất khoảng 50 triệu năm.

Trước đây, các nhà khoa học phát hiện luân trùng hiện đại có thể đông cứng ở -20 độ C và hồi sinh sau 10 năm. Giờ đây, một nhóm nhà nghiên cứu hồi sinh những con luân trùng đông cứng dưới lớp đất đóng băng vĩnh cửu cổ đại ở Siberia cuối thế Cánh Tân (2,6 triệu tới khoảng 11.700 năm trước). Sau khi rã đông, luân trùng bắt đầu sinh sản vô tính thông qua trinh sản, tạo ra các bản sao mang hệ gene giống hệt chúng.

Luân trùng tiến hóa để sử dụng trạng thái ngừng chuyển hóa chất (cryptobiosis) bởi phần lớn cá thể sống ở môi trường nước thường xuyên đóng băng hoặc khô hạn, theo Stas Malavin, nhà nghiên cứu ở Viện hóa lý và vấn đề sinh học trong đất tại Pushchino, Nga, trưởng nhóm nghiên cứu. Chúng ngừng trao đổi chất và tích lũy một số hợp chất như protein chaperone giúp chúng phục hồi từ trạng thái cryptobiosis khi điều kiện sống cải thiện.

Luân trùng cũng có cơ chế sửa chữa tổn thương ADN và bảo vệ tế bào trước phân tử có hại. Trong nghiên cứu mới công bố hôm 7/6 trên tạp chí Current Biology, các nhà khoa học thu thập mẫu vật đất đóng băng vĩnh cửu bằng cách khoan tới độ sâu 3,5 m bên dưới mặt sông Alazeya ở Siberia, nơi có lớp đất khoảng 24.000 năm tuổi theo kết quả xác định niên đại bằng đồng vị carbon.

Khi rã đông mẫu vật, họ phát hiện luân trùng thuộc chi Adineta ở trạng thái ngừng chuyển hóa chất. Đầu tiên, nhóm nghiên cứu phân tách và phân tích mẫu đất đóng băng vĩnh cửu để đảm bảo chúng không nhiễm vi sinh vật hiện đại. Nhằm hồi sinh luân trùng đông cứng, họ đặt một mẩu đất vào đĩa cạn chứa môi trường phù hợp và chờ cho tới khi chúng sống lại, bắt đầu di chuyển và nhân lên.

Sau khi luân trùng bắt đầu tự nhân bản, các nhà khoa học không thể phân biệt đâu là luân trùng cổ đại và đâu là con mới chào đời, bởi chúng có hệ gene giống hệt nhau. Do luân trùng thường chỉ sống được khoảng hai tuần, nhóm nghiên cứu thu thập dữ liệu từ các bản sao của luân trùng 24.000 năm tuổi.

Tổ chức sinh vật còn sống khi tách ra từ lớp đất đóng băng vĩnh cửu thường đại diện cho mô hình tốt nhất để nghiên cứu cryobiology và có thể cung cấp manh mối quý giá về cơ chế cho phép chúng tồn tại. Những cơ chế đó có thể được thử nghiệm trong thí nghiệm bảo quản đông lạnh với tế bào, mô và nội tạng con người.

Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa con người có thể phỏng theo khả năng đông cứng và phục hồi của luân trùng trong tương lai gần. Lớp đất đóng băng vĩnh cửu có thể lưu giữ sinh vật sống và xác động vật từ cách đây hàng thiên niên kỷ. Chẳng hạn, xác một con chim nhỏ tìm thấy dưới lớp đất đóng băng vĩnh cửu ở Siberia năm 2020 có niên đại 46.000 năm nhưng trông như mới chết vài ngày trước.Một con gấu hang động đông cứng cũng được khai quật ở Siberia năm 2020 với niên đại 39.000 năm vẫn giữ được chiếc mũi màu đen và phần lớn bộ lông.

Nguồn: Live Science