Các nhà khoa học thả loài vi khuẩn này ra ngoài vũ trụ, sau 1 năm nó vẫn sống sót mà chỉ bị "nổi mụn"

Một năm sống trong không gian vũ trụ không phải là một trải nghiệm tuyệt vời như nhiều người tưởng tượng. Hãy xem những gì đã xảy ra với Scott Kelly: Phi hành gia người Mỹ đã trải qua một nhiệm vụ kéo dài 12 tháng trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS).

Sau khi trở về Trái Đất vào năm 2016 , các bác sĩ cho biết không gian vũ trụ đã làm thay đổi DNA , telomere và hệ vi sinh vật đường ruột của anh ấy. Kelly đã bị mất cơ và loãng xương. Sau khi anh hạ cánh xuống mặt đất, anh không thể tự đi đứng được và cho tới tận 3 tháng sau đó, chân Kelly vẫn bị đau.

Vậy để nói không gian vũ trụ có thể tàn phá cơ thể sinh học của chúng ta như thế nào. Nhưng còn điều gì tệ hơn thế nữa không?

Trong khi Scott Kelly làm nhiệm vụ trên ISS, anh ấy vẫn được bảo vệ bởi những lớp vỏ thép dày và vô cùng cao cấp của ISS, thứ giữ cho áp suất không khí và nhiệt độ bên trong trạm vũ trụ được ổn định. Bên ngoài lớp vỏ thép đó, không gian vũ trụ mới là một sát thủ thực sự - ở đó, bức xạ UV, chân không, dao động nhiệt và môi trường vi trọng lực có thể giết chết bất cứ ai và con vật nào bị kẹt ở ngoài.

Vậy mà các nhà khoa học cho biết họ vẫn có thể tìm thấy một loài vi khuẩn có thể sống được bên ngoài vũ trụ. Đó là Deinococcus radiodurans, một loài vi khuẩn đầu tiên được tìm thấy trong thịt hộp. Trong một thí nghiệm của các nhà khoa học Nhật Bản trên ISS, Deinococcus radiodurans đã sống được tới hơn 1 năm bên ngoài mô-đun điều áp của trạm vũ trụ quốc tế.

Tuyển chọn ứng cử viên bay lên không gian

Thí nghiệm với Deinococcus radiodurans nằm trong một nghiên cứu điều tra khả năng tồn tại của vi khuẩn trong vũ trụ được gọi là sứ mệnh Tanpopo. Trong đó, một nhóm các nhà khoa học người Nhật Bản, Áo và Đức đã thiết lập một khu vực bên ngoài Mô-đun Thí nghiệm Kibo của đội Nhật Bản.

Mô-đun này được đặt phía ngoài khoang điều áp ISS, phơi mình trần trụi dưới mọi điều kiện khắc nghiệt bên ngoài không gian vũ trụ - ngoại trừ việc nó có một tấm kính chắn tia UV có bước sóng dưới 190 nm.

Các nhà khoa học cho biết họ đang muốn mô phỏng lại điều kiện bên dưới bề mặt Sao Hỏa, nơi bầu khí quyển mỏng manh của hành tinh này vẫn có thể chặn các tia UV có bước sóng dưới 190-200 nm. "Để bắt chước điều kiện này, thiết lập thử nghiệm của chúng tôi trên ISS chỉ có một cửa sổ thủy tinh silicon dioxide", nhóm nghiên cứu viết.

Bước tiếp theo sau khi đã có "căn phòng" thủy tinh này, đó là lựa chọn "phi hành khuẩn" nào ở mặt đất sẽ bay lên trên đó. Quá trình tuyển chọn khắc nghiệt chẳng khác nào thi tuyển phi hành gia cho NASA.

Từ lâu, các nhà khoa học đã biết vi khuẩn hình thành cụm bào tử (dạng bất hoạt hay ngủ đông) bao bọc nhau có thể chống chọi được bức xạ vũ trụ. Nhưng liệu có một vi khuẩn không hình thành bào tử nào có thể sống trong điều kiện đó hay không?

Trong một lần thử nghiệm Deinococcus radiodurans, một vi khuẩn gram dương từng được tìm thấy bên trong đồ hộp vào năm 1956, các nhà khoa học đã phát hiện ra khả năng chống bức xạ tuyệt vời của nó. Cụ thể, Deinococcus radiodurans có thể tồn tại hàng tháng, thậm chí hàng năm dưới đèn chiếu tia UV 172 nm và 254 nm. Trong điều kiện này, vi khuẩn E. Coli có thể bị giết chết sau 3-4 tiếng đồng hồ.

Các nhà khoa học giải thích: Trong khi bức xạ có thể bẻ gãy DNA của E. Coli và giết chết nó. Trong tế bào Deinococcus radiodurans có các cơ chế tự sửa chữa DNA và bảo vệ protien khỏi oxy hóa – thứ cho phép nó có thể chống chịu được bức xạ ion hóa cao gấp 50 lần và bức xạ UVC cao gấp 33 lần E. Coli.

Deinococcus radiodurans vì thế đã được chọn làm "phi hành gia" cho chuyến bay vào không gian "trần trụi" của vũ trụ.

Giải mã khả năng của Deinococcus radiodurans

Giống với anh em sinh đôi nhà Kelly, khi Scott Kelly nhận nhiệm vụ bay trên ISS trong vòng 1 năm, người ta đã giữ Mark Kelly ở lại mặt đất để đối chiếu những điểm khác nhau xảy ra giữa họ, các nhà khoa học Nhật Bản cũng giữ một đội vi khuẩn Deinococcus radiodurans sống dưới mặt đất và cho một đội khác của chúng bay vào không gian.

Điều này sẽ cho phép các nhà khoa học so sánh hai nhóm vi khuẩn này với nhau, đồng thời giải mã những khả năng chống chọi tuyệt vời của Deinococcus radiodurans khi ở ngoài không gian.

Cũng phải nói rằng đây không phải là lần lâu nhất vi khuẩn này được thả ra bên ngoài không gian vũ trụ - trước đó, có một mẫu vi khuẩn Deinococcus radiodurans từng bị bỏ lại bên ngoài ISS trong suốt 3 năm.

Nhưng trong nghiên cứu lần này, các nhà khoa học không muốn cố phá được kỷ lục thế giới ấy. Thay vào đó họ sẽ cố gắng khám phá điều gì đã giúp Deinococcus radiodurans có thể sống sót rất tốt trong những điều kiện khắc nghiệt như bên ngoài không gian vũ trụ.

Sau một năm được đưa ra khỏi bên ngoài mô-dun Kibo của Nhật Bản, các vi khuẩn Deinococcus radiodurans được đưa về Trái Đất.

Tỷ lệ sống sót của vi khuẩn thấp hơn rất nhiều so với nhóm Deinococcus radiodurans dưới mặt đất, các nhà khoa học cho biết. Nhưng những vi khuẩn sống sót thì vẫn sống tốt, ngay cả khi chúng có chút biến đổi hơi khác so với những người anh em trên Trái Đất.

Nhóm nghiên cứu phát hiện ra vi khuẩn Deinococcus radiodurans ngoài vũ trụ bị sưng lên với các mụn nước nhỏ bao phủ xung quanh bề mặt chúng. Đó là dấu hiệu cho thấy chúng đã phải chống chọi với không gian thông qua một số cơ chế sửa chữa protein và mRNA.

Các nhà khoa học không chắc chắn lý do tại sao các mụn nước này hình thành, nhưng họ có một vài giả thuyết: "Các mụn nước hình thành xung quanh vi khuẩn Deinococcus radiodurans sống trên Quỹ đạo thấp của Trái Đất có thể đóng vai trò như một phản ứng giảm căng thẳng, giúp tăng cường khả năng sống sót của tế bào bằng cách loại bỏ các sản phẩm sinh hóa đặt vi khuẩn vào trạng thái stress.

Ngoài ra, các túi màng ngoài có thể chứa các protein quan trọng đối với việc thu nhận chất dinh dưỡng, chuyển DNA, vận chuyển chất độc và các phân tử cảm ứng kích thích cơ chế đề kháng sau khi tiếp xúc với không gian".

 Tế bào vi khuẩn Deinococcus radiodurans được tìm thấy với 4 protein quan trọng tham gia vào quá trình sửa chữa những hư hỏng DNA bao gồm: UvrA, UvrB, UvrC và UvrD.

Các nhà khoa học hi vọng bằng cách tìm hiểu các cơ chế sửa chữa này, họ có thể tích hợp nó vào các vi khuẩn khác, thậm chí các sinh vật đa bào để giúp chúng có thể tồn tại trên các môi trường khắc nghiệt ngoài vũ trụ như trên Mặt Trăng, Sao Hỏa, thậm chí bên ngoài Hệ Mặt Trời.

Tetyana Milojevic, một nhà sinh hóa đến từ Đại học Vienna cho biết: "Những cuộc điều tra này giúp chúng tôi hiểu được cơ chế và quá trình mà sự sống có thể tồn tại bên ngoài Trái Đất, mở rộng kiến thức của chúng ta về cách tồn tại và thích nghi trong môi trường đầy thù địch của không gian vũ trụ".

"Các kết quả cho thấy sự tồn tại lâu dài của Deinococcus radiodurans trên Quỹ đạo thấp của Trái Đất có thể là nhờ hệ thống phản ứng phân tử hiệu quả của nó. Bất kỳ một sinh vật nào sở hữu hệ thống này đều có thể chinh phục những chuyến đi dài hơn và xa hơn vào không gian".

Thanh Long