Vi khuẩn “điều khiển” thời tiết

Sự sống trên những đám mây...

Mới đây, nhóm chuyên gia Trường đại học Insbruke, Australiado GS. Birgit Sattler đứng đầu đã phát hiện ra rằng, trong những đám mây tồn tại một thế giới vi khuẩn đông đúc. Chúng sống ở đó và sinh sôi nảy nở mạnh mẽ như ở các hồ nước.

Đã từ lâu, GS. Sattler rất thắc mắc khi tìm thấy trong các giọt mưa có những chất giống như do một số vi khuẩn tiết ra. Ông liền thúc đẩy hai đồng nghiệp cùng nghiên cứu để tìm câu trả lời cho hiện tượng trên. Họ đã lên đỉnh núi Sonnblick cao 3.106m, gần Salzbourg. Ở đó có một đài khí tượng quanh năm chìm trong mây, có hệ thống sưởi ấm bằng điện. Đây là điều kiện nghiên cứu lý tưởng vì không khí xung quanh không bị ô nhiễm vì lò sưởi, có thể làm sai lạc kết quả nghiên cứu. Trong phòng thí nghiệm, họ đã hạ nhiệt độ thấp cho các mẫu mây và bông tuyết lấy được, tạo ra bức xạ nguyên tử tương đương với bức xạ mặt trời. Kết quả là vi khuẩn đều sống rất khỏe mạnh dù ở các nhiệt độ cao thấp khác nhau. Không những thế, trong quá trình sinh sôi nảy nở, chúng còn “làm ra” nhiều mây hơn, làm giảm nhiệt độ xung quanh chúng, thải ra caphoni chứa hàm lượng ôxy cao...

Những thông tin thú vị này đã gây một cú sốc lớn cho các chuyên gia về khí quyển và hầu hết mọi nhà vật lý hay hóa học. “Mây là một cái hồ không sâu (tương ứng với 50cm nước). Và lớp mây bao phủ 2/3 trái đất ấy lúc nhúc sự sống” – Sattler cho biết. Vi khuẩn có mặt trên những đám mây không phải là trú ngụ tạm thời, cho dù nhiệt độ trên mây rất thấp và bức xạ cực tím mạnh, nhưng còn có nhiều chất ô nhiễm và hữu cơ làm thức ăn cho vi khuẩn, độ pH ở đó thì hoàn toàn thích hợp với chúng. Sự hiện diện của một hợp chất ADN và một axít amin (leucin) chứng tỏ rằng quả thật chúng có sinh sôi. Tuy nhiên, do tính chất phù du của mây nên các vi khuẩn tại đây có một chu kỳ sống cực kỳ nhanh, có thể sinh sôi nảy nở tại chỗ. Nhóm của GS. Sattler đã tìm được trung bình 1.500 vi khuẩn trong mỗi centimét khối nước của mây và hơn 11.000 trong các bông tuyết. Tất nhiên “dân số” này là quá ít ỏi so với 10.000 đến 10 triệu vi khuẩn trong mỗi centimét khối nước hồ hay nước biển nhưng lượng mây bao phủ toàn trái đất lại không phải là nhỏ, vì thế “cư dân” của thế giới vi khuẩn này chắc chắn không ít!

Và lo chuyện của ông trời

Vi khuẩn Pseudomonas syringae.

Vi khuẩn có khả năng làm ảnh hưởng đến tính chất lý hóa của môi trường xung quanh. Khí hậu trái đất cũng không nằm ngoài tầm ảnh hưởng đó một khi không khí và các đám mây đã có sự hiện diện của vô vàn vi khuẩn. Chúng tôi đang tìm kiếm những bằng chứng cho thấy sự trao đổi chất của vi khuẩn có thể có ảnh hưởng lớn đến các mô hình thời tiết và khí hậu ngày nay. Một khả năng thú vị là các vi khuẩn đã tiến hóa theo cách kích hoạt sự tạo thành của các đám mây và mưa, nhằm hỗ trợ cho sự phân tán và sinh sản của chúng. Nói cách khác, chúng có thể điều khiển thời tiết”. - Tiến sĩ Bruce Moffett của ĐH Đông London (Anh) cho biết.

Các nghiên cứu được tiến hành ở nhiều phòng thí nghiệm đều cho thấy vi khuẩn có thể tác động trực tiếp tới quá trình hình thành đám mây trong các giai đoạn chúng sinh sôi nảy nở. Về mặt hóa học, những hóa chất mà vi khuẩn tiết ra để vận chuyển dưỡng chất qua các màng tế bào hoàn toàn có khả năng phá vỡ lực căng bề mặt của nước. Chính những hóa chất này đã tham gia vào quá trình hình thành giọt mưa. Chẳng hạn vi khuẩn Pseudomonas syringae có một loại protein có khả năng liên kết các phân tử nước, biến chúng thành các cấu trúc hình lưới. Nhờ đó băng có thể hình thành ở nhiệt độ trên 0oC. Khi các tinh thể băng (có vi khuẩn bên trong) rơi khỏi mây, chúng tạo ra tuyết hoặc mưa (nếu băng tan chảy). Đây cũng chính là cơ sở của công nghệ sử dụng iodur bạc và băng khô để tạo thành các đám mây và mưa nhân tạo. Nhiều địa điểm trượt tuyết cũng đã sử dụng chất đông lạnh chứa vi khuẩn có cấu tạo hạt nhân dạng băng để tạo tuyết khi nhiệt độ ở vài độ dưới nhiệt độ đóng băng.

Về mặt vật lý, vô vàn vi khuẩn cùng với các tế bào sinh học tí hon khác có thể tác động đến khí hậu thông qua việc phản xạ hoặc hấp thụ ánh sáng mặt trời, hấp thụ hơi ẩm trong không khí để hình thành hạt nhân của mây. Bằng cách phân tán bức xạ mặt trời và che khuất bề mặt trái đất, khi khô, chúng có tác dụng làm mát đối với khí hậu còn khi ướt chúng có thể làm ấm bề mặt trái đất, đặc biệt vào ban đêm, do chúng góp một phần vào việc hình thành sương mù và mây ở tầm thấp.

Không chỉ có thế, nhiều nhà khoa học còn cho rằng các loại vi khuẩn nhất định có lẽ đã tiến hóa để tồn tại và sống lâu trong khí quyển, chúng đã học được cách “kích hoạt” quá trình ngưng kết của các đám mây và mưa để nhằm hỗ trợ cho sự phát tán và sinh sản của chúng. Về lâu dài, chúng có thể dần dần làm biến đổi khí hậu theo những cách có lợi cho chúng. Ngoài ra, người ta cũng tin tưởng rằng, một số vi khuẩn đã hình thành cơ chế bảo vệ tự nhiên nhằm chống lại các tia cực tím và hiệu ứng nhà kính.

Rõ ràng, cho đến lúc này, con người mới bắt đầu đánh giá lại một cách xác thực vai trò của vi khuẩn đối với bầu khí quyển. Những phần tử sinh học nhỏ bé đó bằng cách này hay cách khác đã và đang chi phối tích cực đến chuyện nóng lạnh, mưa nắng của thiên nhiên. Các nhà khoa học thế giới đang nỗ lực khám  phá và tìm hiểu toàn bộ sự tác động và chi phối này, từ đó hy vọng có thể tìm ra một cách thức hữu hiệu để kiểm soát khí hậu toàn cầu.