Liệu sự sống có thể tồn tại trên sao Hỏa? Nấm men mang đến một câu trả lời đầy bất ngờ

Dù sự sống trên sao Hỏa tồn tại trong quá khứ xa xôi, ở hiện tại hay chỉ là giả thuyết cho tương lai, thì bất kỳ dạng sống nào ở đó cũng sẽ phải đối mặt với những điều kiện môi trường vô cùng khắc nghiệt. Trong số này có sóng xung kích sinh ra từ các vụ thiên thạch va chạm, cùng với sự hiện diện của perchlorate trong đất – những loại muối có tính oxy hóa rất mạnh, có khả năng phá vỡ liên kết hydro và làm rối loạn các tương tác kỵ nước trong tế bào.

Để tìm hiểu cách tế bào sống phản ứng trước những điều kiện như vậy, tiến sĩ Purusharth I. Rajyaguru cùng các cộng sự đã tiến hành thí nghiệm trên Saccharomyces cerevisiae – một loài nấm men thường được sử dụng làm sinh vật mô hình trong sinh học. Nấm men được lựa chọn không chỉ vì dễ nghiên cứu, mà còn vì nó từng xuất hiện trong nhiều nghiên cứu liên quan đến môi trường không gian trước đây.

Ở nhiều dạng sống, từ nấm men cho đến con người, khi tế bào rơi vào trạng thái căng thẳng, chúng sẽ hình thành các khối ngưng tụ ribonucleoprotein, hay còn gọi là RNP condensates. Đây là những cấu trúc được tạo thành từ RNA và protein, có vai trò bảo vệ RNA và điều phối cách các phân tử mRNA được xử lý cũng như sử dụng trong tế bào. Khi điều kiện bất lợi qua đi, các khối ngưng tụ này – bao gồm stress granules và P-bodies – sẽ tự động tan rã, đưa tế bào trở lại trạng thái bình thường.

Để mô phỏng các điều kiện cực đoan trên sao Hỏa trong phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã tạo ra các sóng xung kích nhân tạo bằng hệ thống High-Intensity Shock Tube for Astrochemistry (HISTA) tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Vật lý ở Ahmedabad, Ấn Độ. Kết quả cho thấy nấm men có thể sống sót sau khi tiếp xúc với sóng xung kích lên tới Mach 5,6, dù tốc độ sinh trưởng bị suy giảm đáng kể. Hiện tượng tương tự cũng được quan sát khi nấm men được xử lý bằng 100 mM perchlorate natri (NaClO₄), mức nồng độ tương đương với những gì các nhà khoa học tìm thấy trong đất sao Hỏa.

Đáng chú ý hơn, nấm men vẫn sống sót khi phải chịu đồng thời cả hai dạng stress: sóng xung kích và perchlorate. Trong cả hai trường hợp, tế bào đều hình thành các khối ngưng tụ RNP, cho thấy đây có thể là một phản ứng sinh tồn mang tính cốt lõi.

Phân tích sâu hơn cho thấy vai trò quyết định của RNA condensates đối với khả năng sống sót. Sóng xung kích kích hoạt sự hình thành cả stress granules lẫn P-bodies, trong khi perchlorate chỉ khiến tế bào tạo ra P-bodies mà không hình thành stress granules. Đặc biệt, các chủng nấm men đột biến – vốn không thể lắp ráp được các khối ngưng tụ RNP – có tỷ lệ sống sót rất thấp khi đặt trong điều kiện mô phỏng môi trường sao Hỏa.

Phân tích transcriptome cũng giúp nhóm nghiên cứu xác định được những RNA cụ thể bị xáo trộn dưới tác động của các điều kiện giống sao Hỏa. Theo các tác giả, kết quả này nhấn mạnh tầm quan trọng của nấm men và các khối ngưng tụ RNP trong việc hiểu rõ hơn tác động của môi trường sao Hỏa lên sự sống, cũng như khả năng sinh tồn của các hệ thống sinh học trong điều kiện cực đoan ngoài Trái Đất.