Giải mã khả năng phục hồi của san hô: Khi sinh học nội tại định hình tương lai của rạn san hô

Gà So Cổ Hung

14-04-2025

After a solemn prayer, Shaman Bird opened his eyes and said:
These are vengeful spirits... The white skeleton ghost is Coral Ghost, and the small ones are Algae Ghosts. Coral and Algae used to coexist happily before suffering tragic deaths due to the burning of the ocean caused by greenhouse gases. Bleached by climate change-induced heat.”
Kingfisher: “But, what did I do...”
Shaman Bird: “You once contributed to this karma by falsely reporting methane emissions from the Bird Village’s droppings. Now, these vengeful spirits have come to seek justice.”

Trích “Ghosts”; Wild Wise Weird [1]

Khi nhiệt độ đại dương tăng cao và sóng nhiệt biển ngày càng thường xuyên, các rạn san hô—một trong những hệ sinh thái đa dạng sinh học nhất trên Trái Đất—đang phải đối mặt với nguy cơ tuyệt chủng nghiêm trọng [2,3]. Các sự kiện tẩy trắng hàng loạt, do căng thẳng nhiệt gây ra, làm gián đoạn mối quan hệ cộng sinh giữa san hô và tảo nội cộng sinh, thường dẫn đến cái chết hàng loạt của san hô [4,5]. Tuy nhiên, không phải tất cả san hô đều bị hủy diệt. Một nghiên cứu mới trên Communications Earth & Environment đã làm sáng tỏ cơ chế phân tử và vi sinh vật học phân biệt giữa những cá thể san hô kiên cường và những cá thể dễ tổn thương trước nhiệt độ cao [6].

Tập trung vào loài Montipora capitata tại vịnh Kāne’ohe, Hawai’i, các nhà khoa học mô phỏng hiện tượng tẩy trắng do nhiệt và theo dõi quá trình hồi phục của san hô trong suốt 8 tháng. San hô được phân loại thành hai nhóm: “kiên cường” (sống sót và phục hồi) và “dễ tổn thương” (chết). Sử dụng phương pháp sinh học hệ thống tích hợp, kết hợp giữa:

• proteomics (phân tích protein bằng khối phổ),

• giải trình tự hệ vi sinh vật (microbiome sequencing),

• phân tích lipid, và

• định danh cộng sinh vật (symbiont profiling),

nhóm nghiên cứu đã xác định các dấu hiệu sinh học tiền tẩy trắng (pre-bleaching biomarkers) có thể dự đoán khả năng phục hồi của san hô.

San hô kiên cường thể hiện nồng độ cao của các protein liên quan đến chuyển hóa carbon, nitơ và lipid, phòng vệ virus, duy trì cộng sinh, và chiến lược dinh dưỡng dị dưỡng. Hệ vi sinh vật của chúng cũng đa dạng và ổn định hơn đáng kể, với sự hiện diện ổn định của họ vi khuẩn Moraxellaceae, nổi bật với số lượng gen kháng sinh cao [7]. Ngược lại, san hô dễ tổn thương biểu hiện sớm dấu hiệu phân tử của stress, bao gồm tăng biểu hiện enzym liên quan đến việc loại bỏ cộng sinh vật, chuyển hóa urê, và rối loạn miễn dịch.

Sau giai đoạn tẩy trắng, san hô kiên cường kích hoạt các con đường chuyển hóa đa dạng—như phân giải lipid, catabolism peptide, và nội thực bào (endocytosis)—để hỗ trợ phục hồi. Chúng cũng tăng cường biểu hiện các protein kháng virus, bao gồm một protein giống cyanovirin có hoạt tính diệt virus cao. Trong khi đó, san hô dễ tổn thương rơi vào suy sụp chuyển hóa, với phân hủy lipid và protein mạnh, giảm tín hiệu miễn dịch, và bất ổn vi sinh vật nghiêm trọng.

Những phát hiện này mang ý nghĩa thiết thực đối với bảo tồn rạn san hô. Bằng cách xác định một tập hợp các protein chẩn đoán, nhóm tác giả đề xuất phát triển công cụ sàng lọc dựa trên khả năng phục hồi, nhằm hướng dẫn chọn lọc và nhân giống san hô có tiềm năng sống sót cao trong các dự án phục hồi rạn. Chẩn đoán sinh học phân tử như vậy có thể giúp các nhà quản lý rạn san hô ra quyết định dựa trên dữ liệu hệ thống, tăng cường hiệu quả can thiệp.

Cốt lõi của nghiên cứu này là sự kết nối tinh vi giữa con người và tự nhiên. Khả năng phục hồi của san hô không chỉ do điều kiện môi trường quyết định, mà còn bắt nguồn từ sự phức tạp sinh học nội tại—năng lực chuyển hóa, sự ổn định cộng sinh và sự sẵn sàng của hệ miễn dịch. Hiểu và bảo vệ khả năng phục hồi nội tại này chính là chìa khóa để duy trì rạn san hô, cũng như các cộng đồng ven biển và sinh vật biển phụ thuộc vào chúng [8,9].

Tài liệu tham khảo

[1] Vuong QH. (2024). Wild Wise Weird. https://www.amazon.com/dp/B0BG2NNHY6/ 

[2] Hughes TP, et al. (2017). Global warming and recurrent mass bleaching of corals. Nature, 543, 373-377. https://www.nature.com/articles/nature21707 

[3] Reaser JK, et al. (2000). Coral bleaching and global climate change: scientific findings and policy recommendations. Conservation Biology, 14(5), 1500-1511. https://doi.org/10.1046/j.1523-1739.2000.99145.x 

[4] Hughes TP, et al. (2003). Climate change, human impacts, and the resilience of coral reefs. Science, 301(5635), 929-933. https://www.science.org/doi/10.1126/science.1085046 

[5] Helgoe J, et al. (2024). Triggers, cascades, and endpoints: connecting the dots of coral bleaching mechanisms. Biological Reviews, 99(3), 715-752. https://doi.org/10.1111/brv.13042 

[6] Nunn BL, et al. (2025). Protein signatures predict coral resilience and survival to thermal bleaching events. Communications Earth & Environment, 6, 191. https://www.nature.com/articles/s43247-025-02167-7 

[7] Kellogg CA. (2019). Microbiomes of stony and soft deep-sea corals share rare core bacteria. Microbiome, 7, 90. https://doi.org/10.1186/s40168-019-0697-3 

[8] Ho MT, Nguyen DH. (2025). Of Kingfisher and Man. https://philarchive.org/rec/HOOKAW 

[9] Nguyen MH. (2024). How can satirical fables offer us a vision for sustainability? Visions for Sustainability. https://ojs.unito.it/index.php/visions/article/view/11267