Tìm thấy 5.000 loại virus mới toanh ẩn náu dưới đại dương

 

Theo nghiên cứu mới nhất, một cuộc phân tích vật chất di truyền trong đại dương đã xác định được hàng nghìn vi rút RNA chưa từng được biết đến trước đây.

 

virus

 

Virus RNA được biết đến nhiều nhất với các bệnh mà chúng gây ra cho con người, từ cảm lạnh thông thường đến COVID-19 nguy hiểm hơn. Chúng cũng lây nhiễm cho cả động thực vật gần gũi với con người. Những virus này mang thông tin di truyền của chúng trong RNA chứ không phải là DNA. Virus RNA tiến hóa với tốc độ nhanh hơn nhiều so với virus DNA. Trong khi các nhà khoa học đã lập danh mục hàng trăm nghìn virus DNA trong hệ sinh thái tự nhiên, thì virus RNA vẫn chưa được kiểm tra đầy đủ.

 

Không giống con người và các sinh vật khác bao gồm nhiều tế bào kết hợp với nhau, virus thiếu các đoạn DNA ngắn độc đáo có thể hoạt động theo cách mà các nhà nghiên cứu gọi là mã vạch di truyền. Nếu không có những mã vạch này, việc cố gắng phân biệt giữa các loài virus khác nhau trong tự nhiên là một thách thức.

 

Quá trình gian nan xác định các loại virus mới

 

Để khắc phục những hạn chế này, các nhà khoa học đã quyết định xác định gen mã hóa một loại protein cụ thể, cho phép virus tái tạo vật liệu di truyền của nó. Đó là protein duy nhất mà tất cả virus RNA đều dùng chung, vì nó đóng vai trò thiết yếu trong cách chúng tự nhân giống. Mỗi virus RNA lại có những khác biệt nhỏ về gen mã hóa protein, có thể giúp phân biệt giữa các loại virus.

 

Nhóm nghiên cứu đã tiến hành sàng lọc cơ sở dữ liệu toàn cầu về trình tự RNA từ sinh vật phù du được thu thập trong dự án nghiên cứu toàn cầu, về các cuộc thám hiểm Tara Oceans kéo dài suốt 4 năm. Sinh vật phù du là bất kỳ loài sinh vật sống dưới nước nào có thể bơi ngược dòng chảy đại dương, chúng là một phần quan trọng của lưới thức ăn đại dương và là vật chủ phổ biến của virus RNA. Quá trình sàng lọc của họ cuối cùng đã xác định được hơn 44.000 gen mã hóa protein của virus.

 

Khó khăn tiếp theo của nhóm nghiên cứu là  xác định mối liên hệ tiến hóa giữa các gen này. Hai gen càng giống nhau thì càng có nhiều khả năng virus mang những gen đó có quan hệ mật thiết với nhau. Bởi các trình tự này đã phát triển từ rất lâu trước đây (có thể có trước tế bào đầu tiên), các dấu hiệu di truyền chỉ ra vị trí virus mới có thể tách ra từ tổ tiên chung đã bị mất theo thời gian.

 

virus đại dương

Bản đồ cho thấy sự phân bố của virus RNA trên khắp đại dương

 

 

Sử dụng trí tuệ nhân tạo bằng phương pháp machine learning, cho phép chúng ta sắp xếp các trình tự này một cách có hệ thống và phát hiện ra những khác biệt một cách khách quan. Nhóm nghiên cứu đã xác định được tổng cộng 5.504 vi rút RNA biển mới, tăng gấp đôi số lượng phyla virus RNA đã biết từ 5 lên 10 lần.

 

Việc lập bản đồ các trình tự mới này về mặt địa lý cho thấy rằng 2 trong số phyla mới đặc biệt phong phú trên các vùng đại dương rộng lớn, với điều kiện thiên nhiên ưu đãi của khu vực ở vùng biển ôn đới và nhiệt đới. Trong đó, Taraviricota được đặt tên theo các cuộc thám hiểm của Đại dương Tara, Arctiviricota đặt tên ở Bắc Băng Dương.

 

Các nhà khoa học cũng tin rằng, Taraviricota có thể là mắt xích còn thiếu trong quá trình tiến hóa của virus RNA mà họ đã tìm kiếm từ lâu. Kết nối hai nhánh khác nhau đã biết của virus RNA về cách chúng tái tạo.

 

virú RNA

Bản đồ cho thấy sự phân bố của virus RNA trên khắp đại dương

 

 

Kết quả của nghiên cứu rất có ý nghĩa

 

Những phát hiện mới này giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn không chỉ về lịch sử tiến hóa của virus RNA mà còn cả sự tiến hóa của sự sống sơ khai trên Trái đất. Chẳng hạn như đại dịch COVID-19 đã cho thấy, virus RNA có thể gây ra những căn bệnh chết người nguy hiểm đến mức nào. Bên cạnh đó, virus RNA cũng đóng một  vai trò quan trọng trong hệ sinh thái  vì chúng có thể lây nhiễm sang nhiều loại sinh vật, bao gồm cả  các vi khuẩn ảnh hưởng đến môi trường và lưới thức ăn ở cấp độ hóa học.

 

Việc xác định nhưng khu vực trên thế giới có các loại virus RNA đang tồn tại có thể giúp làm rõ cách chúng ảnh hưởng đến các sinh vật thúc đẩy nhiều quá trình sinh thái vận hành hành tinh của chúng ta. Nghiên cứu mới cũng cung cấp các công cụ cải tiến có thể giúp các nhà nghiên cứu lập danh mục các loại virus mới khi cơ sở dữ liệu di truyền phát triển.

 

Mặc dù đã xác định được rất nhiều loại virus RNA mới, nhưng vẫn còn nhiều thách thức để xác định chính xác những sinh vật mà chúng đã lây nhiễm. Các nhà khoa học hiện cũng chỉ giới hạn ở hầu hết các đoạn của bộ gen virus RNA không hoàn chỉnh, một phần là do tính chất phức tạp về gen và hạn chế về công nghệ của chúng.

 

Công việc tiếp theo sẽ là tìm ra những loại gen nào có thể bị thiếu và cách chúng thay đổi theo thời gian. Những khám phá về các gen có thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của những loại virus này.

 

Thu Hà (Theo Vnreview)