“Vi khuẩn đã có trong đất từ khi chúng bắt đầu sự sống cách đây gần 4 tỷ năm. Vi khuẩn đã tạo nên hệ thống mà chúng ta đang sống và duy trì nó”, ông Dan Buckley, giáo sư sinh thái vi sinh, đồng tác giả nghiên cứu nói. “Chúng ta có thể không thấy chúng, nhưng chúng đang hoạt động”.

Vi khuẩn mới được gọi là madseniana, được đặt tên để tôn vinh Gene Madsen, giáo sư vi sinh là người đầu tiên nghiên cứu vi khuẩn này. Tất cả các loài động, thực vật bao gồm cả con người, có chứa một bộ vi khuẩn thân thiện giúp chúng ta tiêu hóa thức ăn và chống nhiễm trùng. Các vi khuẩn sống trong đất không chỉ giúp thực vật sinh trưởng, đối phó với căng thẳng và chống sâu bệnh, mà chúng còn rất cần thiết để hiểu được tình trạng biến đổi khí hậu.

Vi khuẩn mới được phát hiện thuộc chi Paraburkholderia, được biết đến với khả năng làm suy giảm các hợp chất thơm và ở một số loài, nó có thể hình thành các nốt sần cố định nitơ trong khí quyển.

Nghiên cứu của Madsen, tập trung vào phân hủy sinh học - vai trò của vi khuẩn trong việc phân tách các chất ô nhiễm trong đất bị ô nhiễm, đặc biệt chú trọng vào các chất ô nhiễm hữu cơ được gọi là hydrocacbon thơm đa vòng (PAHs). Đây là nghiên cứu đột phá trong việc cung cấp các công cụ tự nhiên để xử lý chất thải nguy hại tại các khu vực nơi đất bị ô nhiễm có thể dễ dàng đào lên và loại bỏ.

Nghiên cứu bắt đầu trong một khu rừng thử nghiệm tại trường Đại học Cornell. Madsen đã phân lập được vi khuẩn mới từ đất rừng; Sau đó, nhóm nghiên cứu của GS. Buckley đã hoàn tất dự án.

Bước đầu tiên là giải trình tự các gen ARN ribosome của vi khuẩn, cung cấp bằng chứng di truyền cho thấy madseniana là loài độc nhất. Khi nghiên cứu vi khuẩn mới, các nhà khoa học nhận thấy madseniana đặc biệt giỏi trong việc phá vỡ hydrocacbon thơm, tạo nên lignin, thành phần chính của sinh khối thực vật và chất hữu cơ trong đất. Hydrocacbon thơm cũng được tìm thấy trong ô nhiễm do PAH độc hại. Có nghĩa là vi khuẩn mới được xác định là ứng viên triển vọng cho nghiên cứu phân hủy sinh học và là nhân tố quan trọng trong chu trình cacbon của đất.

“Chúng ta biết rất ít về cách thức hoạt động của vi khuẩn đất. Mỗi năm, mỗi năm, xử lý lượng cacbon nhiều hơn khoảng 7 lần so với tất cả lượng phát thải từ ô tô, nhà máy điện và các thiết bị sưởi ấm trên toàn thế giới, chỉ nhờ hoạt động tự nhiên là phân hủy vật liệu thực vật. Do có khối lượng lớn cacbon đi vào đất, nên những thay đổi nhỏ trong cách chúng ta quản lý đất có thể ảnh hưởng lớn đến biến đổi khí hậu”.

Trong trường hợp của madseniana, phòng thí nghiệm Buckley muốn tìm hiểu thêm về mối quan hệ cộng sinh giữa vi khuẩn và cây rừng. Nghiên cứu ban đầu cho thấy cây cung cấp cacbon cho vi khuẩn và đến lượt vi khuẩn làm suy giảm chất hữu cơ của đất, từ đó giải phóng các chất dinh dưỡng như nitơ và phốt pho cho cây. Hiểu cách vi khuẩn phân hủy cacbon trong đất là điểm mấu chốt để tăng tính bền vững của đất và khả năng dự báo tương lai của khí hậu toàn cầu.