Nghiên cứu mới, được công bố trên tạp chí Science, tập trung vào các virus có chứa RNA, một phân tử “anh em họ” của DNA.
Virus RNA có rất nhiều trong các bệnh ở người. Ví dụ, coronavirus và virus cúm đều dựa trên RNA. Tuy nhiên, khi nói đến virus RNA trong đại dương, các nhà khoa học chỉ đang tìm hiểu về sự đa dạng có thể được tìm thấy và phạm vi vật chủ mà chúng có thể lây nhiễm.
Tiến sĩ Guillermo Dominguez-Huerta, học giả về sinh thái học virus tại Đại học bang Ohio (OSU) và là đồng tác giả nghiên cứu, nói với trang Live Science: “Dựa trên nghiên cứu mới, chúng tôi chắc chắn rằng hầu hết các virus RNA trong đại dương đang lây nhiễm sinh vật nhân chuẩn”.
Sinh vật nhân chuẩn là những sinh vật có các tế bào phức tạp chứa vật liệu di truyền của chúng bên trong nhân.
Các vật chủ virus này – cụ thể là nấm và sinh vật nguyên sinh, bao gồm tảo và amip – kéo carbon dioxide ra khỏi khí quyển và do đó ảnh hưởng đến lượng carbon được lưu trữ trong đại dương.
Theo ông Steven Wilhelm – điều tra viên chính của Nhóm nghiên cứu sinh thái vi sinh vật dưới nước tại Đại học Tennessee Knoxville, nói: “Bằng cách lây nhiễm cho những sinh vật này, virus RNA có thể ảnh hưởng đến cách carbon chảy qua đại dương”.
Nhóm nghiên cứu đã phân tích 35.000 mẫu nước được thu thập từ 121 địa điểm trên 5 đại dương của Tara Oceans Consortium, một nghiên cứu toàn cầu đang diễn ra nhằm kiểm tra tác động của biến đổi khí hậu đối với các đại dương.
Những mẫu nước này chứa đầy sinh vật phù du – những sinh vật nhỏ bé trôi theo dòng chảy và thường đóng vai trò là vật chủ cho virus RNA.
Để phát hiện các virus trong các sinh vật phù du này, các nhà nghiên cứu đã sàng lọc tất cả RNA trong tế bào của sinh vật phù du để tìm ra một đoạn mã di truyền cụ thể, được gọi là gene RdRp.
Các nhà khoa học xác định các cộng đồng virus có thể được sắp xếp thành 4 khu vực chính: Bắc cực, Nam cực, Ôn đới và Nhiệt đới. Điều thú vị là sự đa dạng của virus dường như cao nhất ở các vùng cực, mặc dù có nhiều loại vật chủ hơn để lây nhiễm ở các vùng nước ấm hơn.
Đồng tác giả Ahmed Zayed, một nhà khoa học nghiên cứu tại khoa vi sinh tại OSU, cho biết: “Virus, khi nói đến sự đa dạng, không thực sự quan tâm đến việc nước lạnh đến mức nào. Phát hiện này cho thấy rằng ở gần các cực, nhiều loại virus có khả năng cạnh tranh cho cùng một vật chủ”.
Sau khi xác định vật chủ có khả năng lây nhiễm virus đại dương, nhóm nghiên cứu xác định rằng khoảng 1.200 virus có thể tham gia vào quá trình “xuất khẩu” carbon. Đó là quá trình carbon được chiết xuất từ khí quyển, đưa vào các sinh vật biển và sau đó “xuất khẩu” ra biển sâu, khi những sinh vật đó chìm xuống đáy biển sau khi chết.
Virus là gì?
Virus không chứa ribosome vì thế chúng không thể tạo ra protein. Điều này làm cho nó hoàn toàn phụ thuộc vào vật chủ ký sinh. Chúng là loài sinh vật duy nhất không thể sinh sản mà không có tế bào vật chủ.
Sau khi liên lạc với tế bào vật chủ thì nó sẽ chèn vật liệu di truyền vào vật chủ và chiếm lấy chức năng của vật chủ đó. Sau khi lây nhiễm vào tế bào, virus tiếp tục sinh sản nhưng nó tạo ra nhiều protein và vật liệu di truyền hơn thay vì các sản phẩm tế bào thông thường. Các virus đơn giản nhất chỉ chứa đủ RNA hoặc DNA để có thể mã hoá bốn protein. Còn với các virus phức tạp, có thể mã hoá khoảng từ 100 – 200 protein.
Virus có hình dạng và kích thước khác nhau và chúng có thể được phân loại như sau:
- Xoắn ốc: Virus khảm thuốc lá có hình dạng xoắn ốc.
- Hình cầu: Hầu hết các loại virus động vật đều có hình dạng này.
- Hình phong bì: Một số virus bao phủ bản thân với một phần được sửa chữa của màng tế bào, tạo ra một lớp vỏ lipid để bảo vệ. Chúng bao gồm virus cúm và virus HIV.
Ngoài ra, các hình dạng này có thể được kết hợp với nhau tạo ra các hình dạng của virus không theo tiêu chuẩn nào cả.
Virus được tìm thấy ở bất cứ nơi nào có sự sống và có lẽ đã tồn tại kể từ khi các tế bào sống phát triển đầu tiên. Nguồn gốc của virus không rõ ràng vì chúng không tạo thành hóa thạch. Cho nên, các nhà khoa học đã sử dụng kỹ thuật phân tử để so sánh DNA hoặc RNA của virus và đây cũng là phương tiện hữu ích để điều tra cách chúng phát sinh.
Ngoài ra, vật liệu di truyền của virus đôi khi có thể tích hợp vào tế bào sinh vật chủ, nhờ đó chúng có thể được truyền theo chiều dọc, chẳng hạn như truyền cho con cái của vật chủ trong nhiều thế hệ. Những điều này cung cấp một nguồn thông tin vô cùng quý giá cho các nhà cổ sinh vật học đã truy tìm lại các virus cổ xưa và đã tồn tại từ hàng triệu năm trước.
Virus RNA
Ủy ban quốc tế về phân loại virus (ICTV) phân loại virus RNA là virus thuộc nhóm III, nhóm IV hoặc nhóm V của hệ thống phân loại Baltimore phân loại virus và không xem xét virus có DNA trung gian trong vòng đời của chúng như virus RNA.
Virus với RNA là vật liệu di truyền của chúng, trong đó cũng bao gồm các trung gian DNA trong chu kỳ sao chép của chúng được gọi là retrovirus, và bao gồm nhóm VI của phân loại Baltimore. Các retrovirus ở người đáng chú ý bao gồm HIV-1 và HIV-2, nguyên nhân gây bệnh AIDS.
Một thuật ngữ khác cho virus RNA loại trừ một cách rõ ràng retrovirus là ribovirus.
Ai tìm ra virus?
Đến cuối thế kỷ 19, quan niệm rằng các vi sinh vật đặc biệt là vi khuẩn có thể gây bệnh đã được thiết lập tốt. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm một căn bệnh đáng lo ngại trong thuốc lá – có phần khó hiểu về nguyên nhân của nó.
Trong một bài viết nghiên cứu năm 1886 có tự đề là “Liên quan đến bệnh khảm của thuốc lá” của nhà hoá học người Đức Adolf Mayer, đã công bố phát hiện rằng khi ông nghiền nát những chiếc lá bị nhiễm bệnh và tiêm nước độc hại vào tĩnh mạch của chiếc lá khoẻ mạnh, điều đó sẽ dẫn gây ra các đốm và đổi màu trên lá.
Mayer phỏng đoán chính xác rằng điều gây ra bệnh khảm thuốc lá bắt đầu từ trong nước ép lá. Tuy nhiên, kết quả cụ thể hơn đã không đúng với phỏng đoán của ông. Mayer cảm thấy chắc chắn rằng điều mà gây ra căn bệnh này đều có nguồn gốc từ vi khuẩn, nhưng ông không thể phân lập được tác nhân gây bệnh hoặc xác định nó dưới kính hiển vi.
Năm 1898, khi dự hiện diện của virus được thừa nhận, nhà khoa học người Hà Lan Martinus Beijerinck đã cho rằng nguyên nhân gây bệnh khảm thuốc lá không phải là vi khuẩn mà là một loại virus sống trong chất lỏng. Và các thí nghiệm sau đó của ông cũng đã chỉ ra sự tồn tại của virus.
Đến năm 1931 một kính hiển vi điện tử được phát triển bởi nhà khoa học người Đức Ernst Ruska và Max Knoll. Những hình ảnh đầu tiên về virus khảm thuốc lá đã được chủ bởi Ruska vào năm 1939. Do đó, việc phát hiện virus đã được xuất hiện.
