Ảnh minh họa: AI

Các rạn san hô trên thế giới đang chịu áp lực ngày càng lớn từ tình trạng ấm lên của đại dương. Mới đây, trong một thử nghiệm thực địa tại Biển Đỏ, các nhà khoa học đã lần đầu đưa chế phẩm vi sinh trực tiếp vào những quần thể san hô đang bị tẩy trắng để đánh giá khả năng giúp chúng chống chịu với nhiệt độ cao.

Nghiên cứu được thực hiện tại một khu vực rạn san hô cách bờ biển Ả Rập Xê Út khoảng 15 km, có diện tích khoảng 500 m² và độ sâu từ 7 đến 9 m. Trong tháng 9/2022, nhiệt độ trung bình mỗi ngày tại đây dao động từ 30,9 đến 31,9°C. Quá trình phân tích cho thấy các rạn san hô tại đây đã tích lũy 12,4 tuần tích nhiệt và đang cho thấy mức độ căng thẳng nhiệt đáng kể.

Nhóm nghiên cứu do bà Erika Santoro, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdullah, đồng tác giả chính, đã lựa chọn 25 quần thể san hô nhạt màu thuộc loài Acropora cf. valida và chia thành năm nhóm.

Hai nhóm được nhóm nghiên cứu xử lý bằng các hỗn hợp vi khuẩn sống, gồm lần lượt sáu và bốn chủng được phân lập từ những san hô khỏe mạnh ở Biển Đỏ. Hai nhóm khác nhận các hỗn hợp chủng vi khuẩn tương tự nhưng đã được hấp tiệt trùng để tiêu diệt toàn bộ tế bào. Nhóm còn lại được dùng nước muối vô trùng làm đối chứng.

Trong vòng 4 ngày liên tiếp, các thợ lặn dùng ống tiêm 50 ml để đưa khoảng 30 ml chế phẩm lên mỗi quần thể san hô, sau đó nghỉ bốn ngày và tiếp tục xử lý thêm bốn ngày nữa.

Sau hai tuần, màu sắc san hô giữa các nhóm không có sự khác biệt đáng kể. Tuy nhiên, khi đánh giá khả năng quang hợp của tảo cộng sinh trong mô san hô, sự khác biệt trở nên rõ ràng hơn.

Ở nhóm đối chứng, hiệu suất quang hợp cho thấy sự suy giảm đáng kể. Trong khi đó, ba phương pháp xử lý vẫn duy trì chỉ số tương đối ổn định. Đặc biệt là một hỗn hợp vi khuẩn sống và một hỗn hợp vi khuẩn đã bị tiêu diệt bằng nhiệt cho kết quả tốt hơn rõ rệt so với nhóm đối chứng.

Kết quả này đặc biệt đáng chú ý vì chế phẩm vi khuẩn đã được hấp tiệt trùng vẫn có thể bảo vệ san hô. Các nhà nghiên cứu gọi đây là phương pháp sử dụng hậu sinh học, khi các tế bào vi khuẩn không còn sống nhưng những thành phần hoặc hợp chất do chúng tạo ra vẫn có thể phát huy tác dụng.

Tuy nhiên, không phải mọi hỗn hợp vi khuẩn chết đều cho hiệu quả. Một trong hai chế phẩm bị tiệt trùng cho kết quả tương tự nhóm đối chứng. Điều này cho thấy tác dụng bảo vệ phụ thuộc vào thành phần cụ thể của từng hỗn hợp, thay vì đơn giản là sử dụng bất kỳ chế phẩm vi khuẩn bất hoạt nào.

Theo bà Santoro, giải pháp hậu sinh học có thể mang lại lợi thế trong quá trình mở rộng các liệu pháp vi sinh cho san hô. Do không chứa vi khuẩn sống, những chế phẩm này có tiềm năng thời hạn sử dụng dài hơn, dễ bảo quản và vận chuyển hơn, đồng thời còn có thể giúp giảm chi phí sản xuất.

Quá trình phân tích gene cũng cho thấy các chủng vi khuẩn được đưa vào đã xuất hiện trong san hô được xử lý chỉ sau 15 ngày. Một số chủng thuộc nhóm Pseudoalteromonas vốn đã được xác nhận có tiềm năng làm men vi sinh cho san hô. Một nhóm khác là Terasakiispira còn ít được nghiên cứu và có thể trở thành đối tượng cần tìm hiểu thêm.

Các phương pháp xử lý cũng làm thay đổi thành phần hóa học và hệ vi sinh vật trong san hô. Nhóm nghiên cứu xác định được 21 hợp chất có sự thay đổi tùy theo chế phẩm, cho thấy các hỗn hợp vi khuẩn khác nhau có thể tác động lên san hô theo những cách không giống nhau.

Nhóm nghiên cứu nhấn mạnh đây mới là thử nghiệm ban đầu. Nghiên cứu cũng mới chỉ được thực hiện trên một loài san hô, tại một địa điểm, trong 15 ngày và mỗi nhóm chỉ gồm năm quần thể. Thử nghiệm cũng chỉ đánh giá khả năng duy trì hoạt động quang hợp mà chưa xác định liệu san hô có thể sống sót lâu dài sau các đợt nắng nóng hay phục hồi hoàn toàn hay không.

Các rạn san hô vẫn chịu tác động từ nhiều yếu tố liên quan đến biến đổi khí hậu mà một liệu pháp vi sinh không thể giải quyết. Vì vậy, nhóm nghiên cứu xem probiotic và postbiotic là những công cụ hỗ trợ cho công tác bảo tồn và phục hồi rạn san hô, thay vì giải pháp thay thế cho việc giảm nguyên nhân gây nóng lên toàn cầu.

Bà Santoro cho rằng sẽ còn cần những nghiên cứu dài hạn hơn, trên nhiều loài và quần thể san hô hơn, để có thể xác định liệu các phương pháp này có thực sự giúp san hô vượt qua cả một mùa nóng và tăng tỷ lệ sống hay không.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Cell Reports.