Loại mực giúp tăng cường sự định cư của san hô gấp 20 lần, có thể góp phần tái tạo rạn san hô trên toàn cầu

Trước tình trạng suy thoái nghiêm trọng của các rạn san hô do biến đổi khí hậu, các nhà khoa học đã phát triển một loại mực sinh học (bio-ink) có khả năng thúc đẩy quá trình định cư của ấu trùng san hô và hỗ trợ phục hồi các hệ sinh thái biển này trước khi quá muộn.

Hệ thống chất mang giải phóng chậm để phục hồi rạn san hô. Nguồn: Trends in Biotechnology (2025).

“Khi nhắc đến san hô, mọi người thường nghĩ đến vẻ đẹp kỳ vĩ của chúng”, tác giả Daniel Wangpraseurt từ Đại học California San Diego chia sẻ. “Tuy nhiên, chúng ta đôi khi quên mất rằng rạn san hô còn là một trong những cấu trúc tự nhiên hiệu quả nhất trong việc bảo vệ bờ biển. Vì thế, chúng tôi đang hướng tới việc phát triển các công nghệ không chỉ phục hồi hệ sinh thái mà còn tái tạo các cấu trúc tự nhiên có vai trò như lá chắn bảo vệ bờ biển trước sóng lớn, bão và triều cường”.

Trước đây, các nhà nghiên cứu đã cố gắng phục hồi rạn san hô - vốn đã giảm một nửa trên toàn cầu kể từ giữa thế kỷ 20 - chủ yếu bằng cách trồng các mẫu san hô được nuôi trong vườn ươm. Tuy nhiên, theo Wangpraseurt, những san hô được nuôi trong phòng thí nghiệm này đều giống hệt nhau về mặt di truyền, đồng nghĩa với việc chúng rất dễ bị tổn thương bởi cùng một loại mối đe dọa.

“Nếu xảy ra hiện tượng tăng nhiệt đột ngột hoặc bùng phát dịch bệnh, toàn bộ quần thể có thể bị xóa sổ. Lý tưởng nhất là chúng ta cần thúc đẩy quá trình tuyển chọn tự nhiên để ấu trùng san hô định cư, qua đó tăng tính đa dạng di truyền và nâng cao khả năng thích nghi với môi trường,” ông nói thêm.

Gần đây, các nhà sinh học đã phát hiện rằng một loại tảo vôi màu hồng, được gọi là crustose coralline algae (CCA), đóng vai trò quan trọng trong việc phát tín hiệu hóa học thu hút ấu trùng san hô và kích thích chúng định cư trên bề mặt rạn. Loại tảo này tiết ra các chất chuyển hóa (metabolites) vào nước biển, từ đó tạo ra tín hiệu hóa học mà ấu trùng san hô có thể cảm nhận và di chuyển theo.

Dựa trên phát hiện đó, nhóm nghiên cứu do tiến sĩ Wangpraseurt dẫn đầu - cùng với tác giả chính Samapti Kundu - từ Đại học California San Diego, đã phát triển một loại mực sinh học trong suốt có chứa các chất chuyển hóa được chiết xuất từ CCA. Được đặt tên là SNAP-X, loại mực này giải phóng từ từ các tín hiệu hóa học tự nhiên vào nước biển trong suốt một tháng. Khi được phủ lên đá hoặc các bề mặt nền khác, SNAP-X tạo ra vi môi trường thuận lợi để thu hút ấu trùng san hô định cư và phát triển.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm SNAP-X ngoài trời với nước biển tự nhiên và dòng chảy liên tục để mô phỏng môi trường đại dương. Họ nhận thấy rằng ấu trùng của loài san hô Montipora capitata - một trong những loài chính xây dựng rạn ở Hawaii - có khả năng định cư cao hơn 20 lần trên các bề mặt được phủ SNAP-X. Khi nhóm nghiên cứu tăng nồng độ chất chuyển hóa trong SNAP-X, mật độ san hô định cư còn tăng cao hơn nữa.

Do một số loài san hô sinh sản đồng loạt bằng cách phóng thích trứng và tinh trùng vào cùng một thời điểm mỗi năm, các nhà nghiên cứu khuyến nghị nên triển khai SNAP-X đồng bộ với chu kỳ sinh sản tự nhiên của san hô để hỗ trợ và tối ưu hoá quá trình định cư. Tùy theo loài san hô cụ thể, thành phần SNAP-X có thể được điều chỉnh để chứa các chất chuyển hóa và tín hiệu hóa học phù hợp nhằm hỗ trợ tốt hơn cho quá trình phát triển của rạn san hô.

Hiện nhóm nghiên cứu đang tìm cách mở rộng quy mô sản xuất SNAP-X. Vì loại mực này không chứa bất kỳ vật liệu sống nào, họ hy vọng sẽ sớm được chấp thuận sử dụng trong thực tế.

“Thật thú vị khi được học hỏi từ các ngành liền kề như khoa học vật liệu và kỹ thuật sinh học,” Wangpraseurt chia sẻ. “Tôi nghĩ rằng nhiều công nghệ để phục hồi và bảo vệ môi trường của chúng ta đã tồn tại, điều quan trọng là chúng ta cần tư duy đột phá và tìm kiếm giải pháp từ các lĩnh vực nghiên cứu khác".

Nguồn: https://phys.org/news/2025-05-ink-boosts-coral-settlement-rebuild.html