Phát hiện thủ phạm làm hàng tỉ sao biển bị tận diệt

Sao biển không chỉ mang vẻ đẹp mà còn có vai trò quan trọng trong hệ sinh thái biển

Kẻ gây ra đại dịch này đã nhiều năm lẩn tránh sự truy tìm của các nhà khoa học, cho đến tận bây giờ. Sau 4 năm giải trình tự gien và thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu cuối cùng đã xác định được thủ phạm chính xác đứng sau thảm họa tàn sát sao biển này: một loại vi khuẩn mang tên Vibrio pectenicida.

Đợt bùng phát, được ghi nhận lần đầu vào tháng 11.2013, đã làm rung chuyển các hệ sinh thái ven bờ phía tây Bắc Mỹ, trong khi những báo cáo tương tự về hiện tượng suy kiệt cũng lan rộng trên toàn cầu, ảnh hưởng đến hơn 40 loài sao biển khác nhau.

Căn bệnh bắt đầu bằng những vết loét xuất hiện trên lớp da sần sùi của chúng. Tiếp đó, các thớ cơ dần phân rã, những cánh tay xoắn lại rồi thậm chí rụng rời. Chỉ trong vài ngày, con vật chết đi.

Sao biển biến mất, nhím biển hoành hành

Trong những năm đầu, sao biển mặt trời (Pycnopodia helianthoides) là loài chịu tác động nặng nề nhất, với số lượng giảm sút hơn 90%. Đây là những con sao biển khổng lồ, có thể sở hữu đến 24 cánh tay, khoác lên mình những dải màu rực rỡ như hoàng hôn pha cam tím. Nhưng căn bệnh quái ác ấy, cộng với những đợt sóng nhiệt biển chết chóc do biến đổi khí hậu gây ra, đã gần như xóa sổ loài sao biển tuyệt mỹ này.

Đến năm 2015, chúng hầu như biến mất khỏi các bờ biển từ Alaska đến Mexico. Đến năm 2020, Liên minh Bảo tồn Thiên nhiên Quốc tế (IUCN) đã chính thức liệt loài sao biển mặt trời vào danh sách cực kỳ nguy cấp.

Không chỉ là sinh vật đẹp đẽ, sao biển còn giữ vai trò vô cùng quan trọng trong hệ sinh thái: chúng ăn nhím biển – loài sinh vật vốn gặm phá rừng tảo bẹ. Khi sao biển biến mất, nhím biển sinh sôi vô tội vạ trong các khu rừng tảo vốn đã kiệt quệ, biến những khu rừng xanh tươi, tầng tầng lớp lớp dưới nước thành những hoang mạc trơ trụi.

Hệ quả dây chuyền này càng làm tăng tính cấp bách của việc tìm ra cách chữa trị, bởi rừng tảo bẹ cung cấp nơi cư trú cho nhiều loài sinh vật có giá trị sinh thái, văn hóa và thương mại – như rái cá biển, hải cẩu, cá heo, các loài cá, tôm hùm, cua và tôm. Chúng còn hấp thụ khí CO₂, giúp giảm bớt sự tích tụ khí nhà kính và bảo vệ bờ biển trước những trận bão dữ.

Thủ phạm lộ diện

Vi khuẩn Vibrio pectenicida thuộc cùng một chi với vi khuẩn gây bệnh tả ở người và làm san hô bạc màu. Nhưng, như nhà sinh thái biển Drew Harvell thuộc Đại học Washington nhận định: “Con Vibrio này rất xảo quyệt, bởi nó không hề lộ diện dưới kính hiển vi mô học như các vi khuẩn khác, có lẽ vì nó có khả năng tạo ra một loại độc tố ức chế hệ miễn dịch”.

Ban đầu, nhóm nghiên cứu còn nghĩ rằng thủ phạm là vi rút. Harvell nói: “Chúng tôi khá bất ngờ khi phát hiện ra mầm bệnh lại thuộc về một nhóm vi khuẩn phổ biến hơn”.

Việc nhận diện vi khuẩn này gặp nhiều trở ngại: khó tìm được cá thể sao biển hoàn toàn khỏe mạnh để đối chiếu, khó phát hiện tác nhân gây bệnh trong mô bị nhiễm và nhất là sự hạn chế trong hiểu biết chung của chúng ta về các bệnh truyền nhiễm ở sinh vật biển.

Nhóm của nhà sinh thái tiến hóa Melanie Prentice đã tiến hành 7 thí nghiệm có kiểm soát, sử dụng sao biển mặt trời được nuôi trong môi trường cách ly. Khi tiếp xúc với mô hoặc dịch từ những con sao đã nhiễm bệnh, các cá thể khỏe mạnh nhanh chóng suy sụp, tay chân xoắn lại theo chu trình quen thuộc rồi chết.

Để phân biệt vi khuẩn với vi rút, nhóm dùng màng lọc siêu mịn 0,22 micromet và xử lý nhiệt. Nếu là vi rút, mầm bệnh phải vẫn vượt qua được. Nhưng những con sao tiếp xúc với mẫu đã lọc hoặc nung nóng đều sống sót, hé lộ nguồn gốc vi khuẩn.

Kết quả giải trình tự RNA từ các mẫu sao biển trong phòng thí nghiệm lẫn ngoài tự nhiên cho thấy sự hiện diện của V. pectenicida, vốn đã được biết đến như một mầm bệnh của ấu trùng sò điệp và hàu. Chủng vi khuẩn đặc biệt này – mang mã FHCF-3 – được tách ra từ các cá thể sao bệnh và dùng để lây nhiễm cho những con khỏe mạnh. Chẳng bao lâu sau, các cánh tay của chúng bắt đầu xoắn lại và tan rữa. Đó là lúc nhóm nghiên cứu chắc chắn đã tìm ra thủ phạm.

Nhà sinh thái học Alyssa Gehman từ Đại học British Columbia và Viện Hakai ở Canada kể lại: “Tất cả chúng tôi đều rùng mình. Chúng tôi biết chắc đây rồi, chính nó là kẻ gây ra thảm họa”.

Hi vọng từ phát hiện mới

Jono Wilson, giám đốc khoa học biển của The Nature Conservancy tại California, khẳng định: “Hiểu rõ nguyên nhân khiến sao biển mặt trời biến mất là bước quan trọng để phục hồi loài này, cũng như tất cả lợi ích mà các hệ sinh thái rừng tảo đem lại”.

Các nhà khoa học nghi ngờ biến đổi khí hậu có thể góp phần vào đợt bùng phát, bởi vi khuẩn Vibrio thường phát triển mạnh trong nước ấm. Thực tế, một số quần thể sao biển mặt trời vẫn còn sống sót ở những vịnh hẹp lạnh giá tại British Columbia – nơi có thể quá lạnh để vi khuẩn xâm nhập.

Gehman nhấn mạnh: “Những mô hình chung về Vibrio cho thấy chúng ta thực sự cần nghiên cứu sâu hơn tác động của nhiệt độ”.

Phát hiện này mang lại hi vọng mới cho việc bảo vệ loài sao biển trên toàn cầu, để chúng tiếp tục giữ gìn và nuôi dưỡng các hệ sinh thái mà chúng gắn bó và cũng là những hệ sinh thái mà con người phụ thuộc vào.

Bùi Tú