Phát hiện tuyến trùng cổ đại hồi sinh từ băng vĩnh cửu Siberia nằm im lìm suốt 46.000 năm

Mới đây các nhà khoa học đã phát hiện ra một con giun cực nhỏ đã sống sót trong lớp băng vĩnh cửu ở Siberia trong 46.000 năm, lâu hơn hàng chục nghìn năm so với những con giun đã hồi sinh trước đó.

Giun tròn cổ đại hay tuyến trùng, thuộc loài Panagrolaimus kolymaensis mới được mô tả. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra nó nép mình bên trong một hang sóc hóa thạch được khai thác từ lớp băng vĩnh cửu gần sông Kolyma tọa lạc ở phía đông bắc Bắc Cực vào năm 2002. Các nhà khoa học đã hồi sinh tuyến trùng bị đóng băng vào năm 2018, nhưng tuổi và loài của nó vẫn còn là một ẩn số.

Nghiên cứu mới được công bố vào ngày27 tháng 7 trên tạp chí PLOS Genetics có thể đã tìm ra câu trả lời cho những câu hỏi này. Các nhà nghiên cứu viết trong nghiên cứu: “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 chỉ ra rằng một loài giun tròn trong đất Panagrolaimus kolymaensis đã sống suốt 46.000 năm trong lớp băng vĩnh cửu ở Siberia". Các sinh vật như tuyến trùng và gấu nước có thể đi vào trạng thái không hoạt động, đây là một quá trình trao đổi chất được gọi là “cryptobiosis" để phản ứng với việc bị đóng băng hoặc mất nước cực độ, các trạng thái trung gian là cryobiosis và anhydrobiosis. Trong cả hai trường hợp, các sinh vật giảm mức tiêu thụ oxy và lượng nhiệt do quá trình trao đổi chất tạo ra đến mức không thể phát hiện được.

Tuyến trùng mới được mô tả đã xâm nhập vào cryptobiosis vào cuối kỷ Pleistocene (Từ 2,6 triệu đến 11.700 năm trước), một kỷ nguyên bao gồm kỷ băng hà cuối cùng. 

Theo nghiên cứu, lớp băng vĩnh cửu giam giữ sinh vật nhỏ bé này vẫn chưa tan băng kể từ thời điểm đó, có nghĩa đây là loại cryptobiosis được ghi nhận lâu nhất ở tuyến trùng. Cho đến nay, loài giun tròn ở Nam Cực Plectus murrayi và mẫu vật Tylenchus polyhypnus đã giữ kỷ lục này; chúng được đóng băng trong rêu trong 25,5 năm và mẫu sau được làm khô trong phòng tiêu bản trong 39 năm. Các nhà nghiên cứu đã phân tích các gen của tuyến trùng mới được mô tả và so sánh chúng với các gen của giun tròn Caenorhabditis elegans là những sinh vật đa bào đầu tiên có toàn bộ bộ gen. 

C. Elegans đã cung cấp một sinh vật mẫu được nghiên cứu kỹ lưỡng để so sánh, phân tích cho thấy một số gen được chia sẻ có liên quan đến bệnh cryptobiosis. Các nhà nghiên cứu còn sử dụng một nhóm giun P. kolymaensis và C. Elegans mới và 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 có thể giúp bảo vệ màng tế bào của tuyến trùng khỏi bị mất nước.

Sau đó, họ đông lạnh những con giun ở nhiệt độ âm 112 độ F (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. Các nhà nghiên cứu kết luận, tuyến trùng đã tiến hóa để tồn tại ở các trạng thái ngủ đông này trong nhiều nghìn năm bởi chúng được trang bị các con đường phân tử để đối phó với các điều kiện ở Bắc Cực. Các nhà khoa học công bố trong nghiên cứu: “Phát hiện của chúng tôi chỉ ra rằng bằng cách thích nghi để tồn tại ở trạng thái tiền sinh học trong các khung thời gian ngắn trong các môi trường như băng vĩnh cửu, một số loài giun tròn đã đạt được tiềm năng để từng con giun duy trì trạng thái đó trong các khung thời gian địa chất”.