Trên tạp chí Frontiers in Microbiology (Biên giới Vi trùng học) mới đây, các nhà nghiên cứu NASA cho biết họ đã phát hiện và phân lập 4 chủng vi khuẩn thuộc họ Methylobacteriaceae từ các địa điểm khác nhau trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS).
Cây trồng phát triển gần như bình thường trong môi trường mô phỏng sao Hỏa. Ảnh: cosmosmagazine.
Một trong số đó được xác định là chủng Methylorubrum rhodesianum, ba chủng còn lại chưa từng được ghi nhận trước đây và thuộc về một loài mới. Đó là các vi khuẩn hình que, được đặt các ký hiệu IF7SW-B2T, IIF1SW-B5 và IIF4SW-B5, với phân tích di truyền cho thấy chúng có liên quan chặt chẽ với Methylobacterium indicum. Các loài vi khuẩn Methylobacterium tham gia vào quá trình cố định nitơ, hòa tan photphat, chống chịu ức chế phi sinh học, thúc đẩy tăng trưởng thực vật và hoạt động kiểm soát sinh học chống lại mầm bệnh thực vật.
Để vinh danh các nhà khoa học sinh học nổi tiếng của Ấn Độ, Tiến sĩ Ajmal Khan, nhóm nghiên cứu của Cơ quan Hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) đã đề xuất gọi loài mới là Methylobacterium ajmalii.
Bình luận về phát hiện này, Tiến sĩ Kasthuri Venkateswaran (Venkat) và Tiến sĩ Nitin Kumar Singh thuộc Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA (JPL), nói rằng các chủng này có thể sở hữu “các yếu tố quyết định di truyền hữu ích về mặt công nghệ sinh học” cho sự phát triển của cây trồng trong không gian, dẫu biết rằng còn cần rất nhiều nghiên cứu sinh học thực nghiệm để chứng minh rằng các khám phá có tiềm năng mang tính bước ngoặt cho khái niệm hoàn toàn mới - canh tác trên vũ trụ.
Như đã biết, để giúp phi hành gia chống chọi được sự khắc nghiệt của không gian trong các nhiệm vụ dài ngày hay sâu vào vũ trụ, thực phẩm được trồng bên ngoài trái đất cần thêm một chút trợ giúp từ vi khuẩn. Bởi vậy, khám phá đem đến hy vọng mới cho giới khoa học nhằm tạo ra nguồn “nguyên liệu” mới đưa vào thực vật để chúng sản sinh ra các chất và khi chế biến thành thực phẩm sẽ cung cấp năng lượng hữu ích cho phi hành gia.
“Để có thể trồng cây tại những môi trường cực kỳ khắc nghiệt - như sao Hỏa, nơi các nguồn sống hữu ích nuôi cây chỉ có ở mức tối thiếu, việc phân lập được các chủng vi khuẩn mới giúp cây sống và phát triển được là vô cùng giá trị”, báo cáo của NASA nhấn mạnh.
JPL đang hợp tác với các nhà khoa học khác tại Đại học Nam California, Los Angeles, Cornell (Mỹ) và Đại học Hyderabad (Ấn Độ) để nghiên cứu sâu hơn tác dụng của các vi khuẩn mới được phân lập. Cơ quan mẹ của JPL là NASA thì có kế hoạch dài hạn đưa người lên sao Hỏa, nên họ rất cần các thì nghiệm như đã làm trên Trạm vũ trụ quốc tế (ISS), coi đó là phòng thí nghiệm nền về các vi sinh vật.
“ISS là địa chỉ lý tưởng sở hữu môi trường sạch gần như tuyệt đối. Trên đó, an toàn của các phi hành gia là ưu tiên số một, do đó hiểu được mầm bệnh với con người hay thực vật là vô cùng quan trọng. Trong đó, hiểu được những vi sinh vật có lợi như vi khuẩn Methylobacterium ajmalii mới mẻ này có đóng góp rất lớn”, bài viết của NASA cho biết.
Trên ISS, NASA đã chọn 8 địa điểm để theo dõi sự phát triển của vi khuẩn trong 6 năm liên tục vừa qua. Trong hàng trăm mẫu vi khuẩn từ ISS đã được phân tích cho đến nay, khoảng 1.000 mẫu đã được thu thập nhưng phần lớn vẫn chưa được chuyển về trái đất để nghiên cứu sâu thêm do nhiều năm qua NASA không vận hành tàu vũ trụ riêng.
Hai Tiến sĩ Venkat và Singh của JPL đang đặt mục tiêu sẽ phát triển được các thiết bị làm thí nghiệm ngay trên ISS. “Có được các thiết bị này, chúng tôi mới tiến hành được các nghiên cứu dài hạn và đỡ tốn chi phí lẫn thời gian hơn”, Venkat nói.
Sử dụng điều kiện mô phỏng, NASA đã xây dựng một khu vườn có đất nhân tạo, giao cho nhà nghiên cứu Wieger Wamelink từ Đại học Wageningen (Hà Lan) phụ trách, gieo thử hạt một số loại cây thực phẩm phổ biến như cải xoong, cà chua, củ cải, lúa mạch đen, rau chân vịt, hẹ, đậu, tỏi tây.
Đất được tăng cường chất hữu cơ là phần băm nhỏ của của chính các giống cây trồng đó với giả định khi trên sao Hỏa hay Mặt trăng thì phi hành gia sử dụng lại những phần không ăn được của cây để làm phân bón. Thí nghiệm được đối chứng với các khay dùng hạt giống tương tự nhưng trồng trong đất thường.
Kết quả thu được là cây trồng trong “môi trường” Mặt trăng phát triển yếu, còn cây trong “môi trường” sao Hỏa có sức sống gần như môi trường trái đất. Riêng rau chân vịt không phát triển trong cả 2 môi trường giả định.
