Bằng chứng về vi khuẩn tạo mưa được tìm thấy trong khí quyển và tuyết

Brent Christner, giáo sư công nghệ sinh học của LSU cùng với sự hợp tác của các đồng nghiệp tại Montana và Pháp, mới đây đã tìm ra bằng chứng về vi khuẩn tạo mưa được phân bố rộng khắp trong khí quyển. Những phần tử sinh học nhỏ bé có tác động lớn đến chu kỳ mưa tuyết, ảnh hưởng đến thời tiết, năng suất nông nghiệp và thậm chí sự ấm lên toàn cầu. Christner và đồng nghiệp đã công bố kết quả nghiên cứu trên tạp chí Science vào ngày 29 tháng 2.

Đội nghiên cứu của Christner đã kiểm tra các mẫu mưa tuyết từ nhiều địa điểm trên toàn cầu và chứng minh hạt nhân băng linh động nhất – chất nền hình thành nên băng tuyết – có nguồn gốc sinh học. Đây là một điều quan trọng vì sự hình thành băng trong những đám mây là điều cần thiết để tạo nên tuyết và mưa. Phân tử bụi hoặc bồ hóng có thể hoạt động như một hạt nhân băng, nhưng hạt nhân băng sinh học có khả năng tạo ra băng giá ở nhiệt độ cao hơn nhiều. Nếu có mặt trong những đám mây, hạt nhân băng sinh học có thể ảnh hưởng đến quá trình tạo ra mưa tuyết.

Mưa tuyết sinh học hay chu kỳ mưa tuyết sinh học, theo David Sands, giáo sư khoa học và bệnh lý thực vật thuộc đại học bang Montana gọi cơ bản là: những nhóm nhỏ vi khuẩn trên bề mặt thực vật. Gió cuốn chúng vào trong khí quyển, và tinh thể băng được hình thành bao quanh chúng. Nước kết lại trên bề mặt tinh thể làm chúng trở nên to dần. Tinh thể băng chuyển hóa thành mưa và rơi xuống mặt đất. Mưa tuyết xuất hiện rồi các vi khuẩn có cơ hội để quay trở lại mặt đất. Nếu chỉ một vi khuẩn đáp xuống thực vật, chúng sẽ tự nhân lên và tạo thành nhóm, vì vậy tự bản thân chúng tạo nên chu kỳ lặp lại. “Chúng tôi cho rằng nếu vi khuẩn không thể hình thành thể băng, chúng không thể quay trở lại mặt đất”, Sands cho biết, “chừng nào còn mưa, thì vi khuẩn vẫn sinh sôi”. Công việc nghiên cứu được thực hiện ở rất nhiều nơi. Sands và đồng nghiệp đã tìm thấy vi khuẩn ở khắp mọi nơi trên thế giới bao gồm Montana, California, phía Đông Hoa Kỳ, Australia, Nam Phi, Marốc, Pháp và Nga.

Brent Christner, giáo sư công nghệ sinh học của LSU, đang tìm kiếm các mẫu mưa tuyết ở Nam Cực. (Ảnh: Brent Christner)

Kết quả của cuộc nghiên cứu có thể đem lại những kiến thức nhằm giảm bớt hạn hán từ Montana đến Châu Phi, Sands cho biết. Khái niệm về vi khuẩn tạo mưa không còn quá xa vời. Kết thành mây bởi lođua bạc hay băng khô đã được thực hiện hơn 60 năm qua. Nhiều khu trượt tuyết 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.

Christner nói: “Đồng nghiệp của tôi - David Sands - thuộc đại học bang Montana đã đề xuất khái niệm “mưa tuyết sinh học” từ trên 25 năm trước đây và chỉ có vài nhà khoa học xem xét vấn đề này một cách nghiêm túc, tuy nhiên các bằng chứng đang được tích lũy để ủng hộ ý tưởng này”. Nhưng, điều làm cuộc nghiên cứu này phức tạp hơn là hầu hết các vi khuẩn có cấu tạo hạt nhân dạng băng là mầm bệnh cho cây trồng. Những mầm bệnh cơ bản là những vi trùng, có thể gây ra các tác hại của giá lạnh cho cây trồng, để lại các hậu quả kinh tế nghiêm trọng đối với sản lượng thu hoạch nông nghiệp.

“Tình huống thường thấy đối với các mầm bệnh vi khuẩn là các giai đoạn khác trong chu kỳ sống của chúng thường bị lờ đi vì sự quan tâm tới vai trò của chúng đối với cây trồng và sức khỏe vật nuôi”, Christner giải thích, “di chuyển trong không khí là một chiến thuật hiệu quả để phát tán rộng rãi, vì vậy khả năng gây ảnh hưởng đến mưa tuyết của mầm bệnh là một lợi thế trong việc tìm kiếm những nạn nhân khác”. Có thể khí quyển là một khía cạnh của chu kỳ nhiễm bệnh ở cây trồng, vi khuẩn phá hoại cây trồng, nhân lên, rồi bay vào không khí và được đưa đến những cây trồng khác qua mưa tuyết.

“Vai trò của các phần tử sinh học nhỏ bé nắm giữ trong bầu khí quyển thường không được chú ý tới. Tuy nhiên, chúng tôi đã tìm thấy hạt nhân băng sinh học trong mẫu băng tuyết từ Nam Cực đến Lousiana – chúng có ở khắp nơi. Kết quả chúng tôi tìm được tạo ra sự thúc đẩy cho các nhà nghiên cứu môi trường bắt đầu nghĩ tới vai trò của những phần tử này đối với mưa tuyết”, Christner nói. Đây là công việc của nhiều ngành học, nối liền sinh thái học, vi sinh học, bệnh lý học của thực vật và khí hâu học. Đưa ra một con đường nghiên cứu hoàn toàn mới và chứng minh rõ ràng rằng chúng ta chỉ mới bắt đầu hiểu về sự tác động qua lại phức tạp giữa khí hậu trái đất và sinh quyển.