Hình ảnh vi khuẩn Haloferax volcanii qua kính hiển vi điện tử quét (SEM) sau 160 ngày sống trong điều kiện khắc nghiệt (Ảnh: Robinson et al., doi: 10.1128/aem.01749-26)

Theo kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Applied and Environmental Microbiology, nhóm nghiên cứu của tiến sĩ Adam Robinson thuộc Đại học Florida (Mỹ) cùng các cộng sự đã phát hiện một loài vi khuẩn cổ có tên Haloferax volcanii có khả năng duy trì sự phát triển và hoạt động trao đổi chất trong môi trường mô phỏng những điều kiện có thể tồn tại bên dưới bề mặt Sao Hỏa, mở ra thêm hướng tìm hiểu về khả năng tồn tại của sự sống vi sinh vật trên hành tinh này.

Vi khuẩn Haloferax volcanii là một loài vi sinh vật cổ có khả năng sinh tồn trong môi trường cực kỳ khắc nghiệt ngay tại Trái Đất, đặc biệt là những nơi có nồng độ muối cao.

Để kiểm chứng liệu loài vi khuẩn này này có thể phát triển trong điều kiện tương tự những túi nước muối được giả thuyết tồn tại bên dưới bề mặt Sao Hỏa hay không, nhóm nghiên cứu đã đặt các mẫu vi sinh vật trong buồng chân không với áp suất 24 millibar, tương đương khoảng 2% áp suất khí quyển ở mực nước biển trên Trái Đất. Môi trường bên trong chứa khí carbon dioxide, không có oxy và được duy trì ở nhiệt độ 21 độ C.

Những vi sinh vật này được đặt trong môi trường chất lỏng cực mặn chứa nitrat hoặc perchlorat. Đây là những hợp chất đã được phát hiện trên Sao Hỏa và có thể đóng vai trò chất nhận electron, giúp một số vi sinh vật thực hiện quá trình trao đổi chất trong điều kiện thiếu oxy.

Môi trường thí nghiệm được xây dựng dựa trên giả thuyết về sự tồn tại của những túi nước muối khép kín bên trong các khoáng chất, ở độ sâu khoảng 20cm dưới bề mặt Sao Hỏa.

Sau 160 ngày, nhóm nghiên cứu ghi nhận vi sinh vật vẫn phát triển trong tất cả các mẫu có chứa nitrat hoặc perchlorat ở áp suất thấp. Mật độ quang học của môi trường nuôi cấy tăng lên, cho thấy số lượng tế bào có sự gia tăng.

Đáng chú ý, nồng độ nitrat trong các mẫu giảm khoảng 15-29%, trong khi perchlorat giảm khoảng 16-29%. Hiện tượng này không xuất hiện ở các mẫu đối chứng không chứa vi sinh vật, cho thấy loài Haloferax volcanii đã sử dụng các hợp chất trên trong quá trình trao đổi chất.

Hình ảnh chụp bằng kính hiển vi điện tử cũng cho thấy các cấu trúc dày đặc giống màng sinh học hình thành trong những mẫu vi sinh vật phát triển tích cực ở áp suất thấp. Những cấu trúc này không xuất hiện trong các mẫu đối chứng.

Bên cạnh đó, các nhà khoa học vẫn phát hiện được dấu hiệu hóa học của carotenoid, nhóm sắc tố có thể được sử dụng làm chỉ dấu sinh học tiềm năng. Tuy nhiên, tín hiệu này yếu hơn so với các mẫu đối chứng được cung cấp oxy.

Một kết quả đáng chú ý khác là lượng chất lỏng thất thoát trong quá trình thí nghiệm luôn dưới 4%. Điều này giúp các nhà nghiên cứu duy trì môi trường nuôi cấy trong thời gian dài, dù áp suất thấp thường khiến nước bay hơi nhanh chóng.

Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu lưu ý tốc độ phát triển của vi sinh vật ở áp suất 24 millibar thấp hơn đáng kể so với trong điều kiện áp suất tương tự trên Trái Đất.

Thí nghiệm cũng chưa tái tạo đầy đủ các điều kiện khắc nghiệt trên Sao Hỏa, như bức xạ, chu kỳ đóng băng - tan băng và thành phần hóa học phức tạp của hành tinh này. Môi trường nuôi cấy giàu dinh dưỡng được sử dụng cũng không phản ánh chính xác nguồn dinh dưỡng có thể tồn tại tự nhiên trên Sao Hỏa.

Các nhà khoa học nhấn mạnh, kết quả nghiên cứu không phải bằng chứng cho thấy sự sống đang tồn tại trên Sao Hỏa. Môi trường được mô phỏng mới chỉ là giả thuyết khoa học, chưa được xác nhận qua quan sát thực tế.

Dù vậy, theo tiến sĩ Adam Robinson, phát hiện này bổ sung thêm cơ sở khoa học để xem xét khả năng tồn tại của sự sống vi sinh vật trên Sao Hỏa ngày nay, đặc biệt tại những khu vực nằm sâu dưới bề mặt, nơi điều kiện môi trường có thể thuận lợi hơn so với bề mặt hành tinh.