Điều gì giúp các loài cá chịu được áp lực dưới đáy biển sâu?
Vùng âm là lớp trên cùng của đại dương, nơi nhận đủ ánh sáng Mặt trời để hỗ trợ đời sống thực vật thủy sinh. Nhưng hầu hết sinh vật biển sâu lại sống dưới mặt nước hàng nghìn mét, cách rất xa vùng có ánh sáng ấy. Những thách thức sinh tồn mà các loài sinh vật biển này phải đối mặt gồm thức ăn khan hiếm, áp suất nước rất cao, lượng oxy thấp, bóng tối và nhiệt độ cực kỳ lạnh giá.
Thông thường, dưới áp suất khí quyển bình thường, các phân tử nước trong tế bào sống tạo thành một mạng lưới giống như tứ diện. Nếu mạng lưới đó thay đổi hình dạng do tác động của áp lực bên ngoài, các quá trình hóa sinh quan trọng sẽ không thể diễn ra trong tế bào. Khi điều này xảy ra trên quy mô toàn bộ cơ thể, sinh vật có thể chết.
Vậy tại sao một số sinh vật vẫn có thể tồn tại ở độ sâu hàng nghìn mét dưới mặt biển, nơi có áp suất nước khủng khiếp và môi trường sống vô cùng khắc nghiệt như vậy?
Người ta đã phát hiện trong mô của động vật giáp xác và các loài sinh vật sống dưới đáy biển sâu có sự hiện diện của Trimethylamine N-oxit (TMAO), một hợp chất hữu cơ thuộc nhóm oxit amin. TMAO cung cấp một “neo” cấu trúc, giúp nước chống lại áp suất cực lớn mà nó phải chịu. Điều thú vị là nồng độ TMAO trong sinh vật biển sẽ tăng lên theo độ sâu nơi chúng sinh sống.
Các nhà khoa học đã thực hiện thí nghiệm bắn chùm neutron vào những mẫu nước có và không có TMAO, được lưu trữ ở áp suất cao hoặc thấp. Kết quả cho thấy các liên kết hydro trong phân tử nước không có TMAO bị biến dạng dưới áp lực, còn mạng lưới phân tử nói chung bị nén chặt lại. Tuy nhiên, trong các mẫu được thêm TMAO, các liên kết hydro rất mạnh và ổn định, đồng thời cấu trúc mạng vẫn được duy trì.
Nghiên cứu về TMAO giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn cách vô số sinh vật mới được phát hiện có thể tồn tại sâu bên dưới các đại dương trên thế giới. Đồng thời, nó cũng tạo ra một cầu nối giữa nước dưới áp suất ở cấp độ phân tử và khả năng tuyệt vời của các sinh vật biển khi phát triển dưới áp suất cao ở độ sâu đại dương.
