Các nhà khoa học khám phá sự thật mới về chất hữu cơ có màu ở đại dương sâu

May 26, 2017 Vi khuẩn Picocyanobacteria được phát hiện là nguyên nhân chính gây ra nó

Khoảng một nửa lượng carbon dioxide trong khí quyển được cố định bởi đại dương thực vật phù du, chủ yếu là vi khuẩn picocyanobacteria, thông qua quá trình quang hợp.

Picocyanobacteria là vi sinh vật đơn bào phân bố rộng rãi trong môi trường nước ngọt và biển. Một phần lớn carbon cố định sinh học được hình thành bởi các thực vật phù du này ở bề mặt biển và sau đó được vận chuyển xuống đại dương sâu. Nhưng vẫn chưa rõ làm thế nào các chất hữu cơ hòa tan có màu (có nguồn gốc từ mảnh vụn thực vật trên đất liền hoặc trên biển) lại trôi xuống đại dương sâu thẳm.

Michael Gonsior, nhà hóa học tại Trung tâm Khoa học Môi trường thuộc Đại học Maryland (UMCES), cho biết: “Chúng ta vẫn đang ở giai đoạn đầu tìm hiểu chu trình carbon ở biển”. Ông nói thêm rằng nguồn gốc của các hóa chất cụ thể trong đại dương vẫn chưa được xác định rõ ràng vì đây là một hệ thống rộng lớn và phức tạp.

Trong đại dương sâu, chất hữu cơ hòa tan hiển thị tín hiệu huỳnh quang tương tự như huỳnh quang giống humic được tìm thấy ở sông hoặc suối. Nhiều nhà khoa học đã đưa ra giả thuyết rằng vật liệu này có nguồn gốc từ sông suối mang nó ra khỏi đất liền và ra biển. Tuy nhiên, ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy vật liệu này có nguồn gốc từ biển, điều này có thể giải thích phần lớn vật liệu có màu này được tìm thấy ở đại dương sâu.

Các nhà nghiên cứu Gonsior và Feng Chen của UMCES đã thực hiện bước đầu tiên trong việc xác định đặc điểm của chất hữu cơ được giải phóng từ vi khuẩn picocyanobacteria biển.

"Kế hoạch ban đầu của chúng tôi là tìm hiểu số phận của carbon hữu cơ được giải phóng từ quá trình phân giải virus của vi khuẩn picocyanobacteria", Chen, một nhà sinh học phân tử cho biết.

Lần đầu tiên, họ đã chỉ ra rằng vi khuẩn picocyanobacteria được nuôi cấy – Synechococcus và Prochlorococcus – giải phóng các thành phần huỳnh quang gần giống với các tín hiệu huỳnh quang điển hình được tìm thấy trong môi trường đại dương.

Cả Synechococus và Prochlorocccos đều là những loại phổ biến nhất chất cố định carbon dồi dào trong đại dương. Người ta dự đoán rằng vi khuẩn picocyanobacteria, vốn thích nhiệt độ ấm hơn, có thể tăng từ 10 đến 20% vào cuối thế kỷ này nếu đại dương tiếp tục nóng lên.

"Khi bạn đi thuyền trên đại dương xanh, rất nhiều picocyanbacteria đang hoạt động ở đó. Chúng biến carbon dioxide thành carbon hữu cơ và có khả năng chịu trách nhiệm tạo ra một số màu đại dương sâu thẳm đến từ chất hữu cơ", Gonsior nói.

Gonsior và Chen đã nghiên cứu chủng Synechococus và tình cờ phát hiện ra. Họ dự định đo lường số phận của chất hữu cơ hòa tan bằng cách kiểm tra thành phần phân tử bằng phương pháp quang phổ khối hiện đại được thực hiện với sự cộng tác của Giáo sư Philippe Schmitt-Kopplin tại Trung tâm Sức khỏe Môi trường Helmholtz ở Munich, Đức.

Nhiều hợp chất sinh học phát sáng khi bị kích thích bởi ánh sáng. Gonsior đã tiến hành phân tích quang học để đo độ hấp thụ và huỳnh quang.

"Khi tôi nhìn thấy phép đo huỳnh quang đầu tiên của những mẫu này, tôi thấy rất rõ chuyện gì đang xảy ra. Chúng tôi phát hiện ra những vi khuẩn picocyanobacteria đang giải phóng chất hữu cơ huỳnh quang, giống như những gì chúng ta thấy ở cả đại dương sâu, nhưng cũng như ở sông suối", Gonsior nói.

"Đối với tôi, điều này thật thú vị vì có rất nhiều vi khuẩn lam quang hợp trong đại dương. Chúng ta đã biết điều đó từ lâu nhưng chưa ai tạo ra mối liên hệ giữa vi khuẩn picocyanobacteria và chất hữu cơ hòa tan huỳnh quang", Chen nói.

Nguồn thông tin