Có vẻ như chúng ta đều đang đứng trên đất cứng lúc này,
nhưng không đâu.
Những tảng đá và lớp đất dưới chúng ta đan chéo nhau từ nhiều lớp
và khoảng trống.
Và những khoảng trống đó chứa đầy vi sinh vật với số lượng vũ trụ,
như những con này.
Nơi sâu nhất mà chúng ta tìm thấy vi sinh vật trong lòng Trái Đất
là năm kilômét sâu.
Vậy nếu như bạn đứng trên mặt đất và bắt đầu chạy vào lòng đất,
bạn có thể chạy cả năm kilômét
và vi sinh vật xuất hiện trên cả chặng đường.
Có thể bạn chưa từng nghĩ về vi sinh vật
sống ở sâu như vậy trong lòng đất,
nhưng bạn chắc đã nghĩ về vi sinh vật sống trong ruột bạn.
Nếu tính các vi sinh vật trong ruột
của tất cả mọi người và động vật trên hành tinh này,
tổng tất cả khối lượng của chúng là 100.000 tấn.
Đó là một quần xã sinh vật lớn mà chúng ta mang trong bụng hằng ngày.
Chúng ta nên cảm thấy tự hào.
(Cười)
Nhưng nó cũng chẳng là bao nếu so với số vi sinh vật
bao phủ bề mặt Trái Đất,
như trong đất, sông và biển của chúng ta.
Tất cả, khối lượng là khoảng hai tỉ tấn.
Nhưng thật ra là đa số vi sinh vật trên Trái Đất
không ở trong biển hay ruột hay nhà máy xử lí nước thải.
Đa số chúng sống trong vỏ Trái Đất.
Vậy tổng cộng, khối lượng đó khoảng 40 tỉ tấn.
Đó là quần xã sinh vật lớn nhất trên hành tinh,
và chúng ta còn không biết đến chúng cho đến vài thập kỉ trước.
Vậy khả năng của sự sống dưới đó,
hay tác động của chúng đến con người,
là vô hạn.
Đây là biểu đồ mà mỗi chấm đỏ
đại diện cho nơi mà chúng ta có những mẫu vật tốt dưới bề mặt đất
với các phương pháp vi sinh hiện đại,
và có thể bạn sẽ ấn tượng
rằng chúng ta hiểu rõ về toàn thể hành tinh,
nhưng thật ra, nếu bạn nhớ rằng đây chỉ là những nơi
mà chúng ta có mẫu vật, nó thật sự tệ hơn.
Nếu ta đều trên tàu của người ngoài hành tinh
cố tái tạo một bản đồ thế giới từ những mẫu vật này,
chúng ta sẽ không thể.
Nhiều người thường nói với tôi,
''Ừ, có nhiều vi sinh vật dưới mặt đất nhưng...
chúng không hoạt động mà?''
Đó là một ý hay.
Giống như cây sung hay bệnh sởi hay chú chuột lang nhà của con tôi,
vi sinh vật chắc cũng không làm gì cả.
Chúng ta biết rằng chúng phải chậm, vì chúng có quá nhiều.
Nếu chúng đều phân chia với tốc độ của E. coli,
thì chúng sẽ tăng đôi khối lượng của Trái Đất, bao gồm đất đá,
chỉ qua một đêm.
Thật ra, nhiều loài trong số chúng chắc chưa qua một lần phân bào
từ thời Ai Cập cổ đại.
Điều đó thật điên rồ.
Làm sao bạn có thể hiểu được thứ mà có thể sống lâu đến thế?
Nhưng tôi nghĩ đến một việc tương tự mà tôi rất thích,
nhưng nó rất lạ và phức tạp.
Nên tôi hi vọng là bạn có thể theo cùng tôi.
Được rồi, cùng thử nào.
Nó như việc hiểu vòng đời của một cái cây...
khi bạn chỉ sống trong một ngày.
Vậy nếu như vòng đời của con người chỉ là một ngày và ta sống vào mùa đông,
thì cả đời bạn
sẽ không thấy một cái cây có lá.
Và sẽ có rất nhiều thế hệ người
sẽ chỉ tồn tại một mùa đông
thậm chí chẳng đủ để viết một cuốn sách lịch sử
nói gì đến việc cây chỉ là một khúc gỗ chết
chẳng thể làm gì cả.
Tất nhiên, điều này thật buồn cười.
Ta biết rằng cây chỉ đợi mùa hè
để chúng hoạt động lại.
Nhưng nếu vòng đời của con người
ngắn hơn đáng kể so với của cây,
ta chắc sẽ quên lãng hoàn toàn sự thật hiển nhiên đó.
Vậy khi ta nói những vi sinh vật dưới đất không hoạt động,
ta có như những người chết sau một ngày, cố hiểu cây hoạt động thế nào không?
Nếu những vi sinh vật sâu dưới đất này
chỉ đợi cho đến phiên bản mùa hè của chúng,
nhưng vòng đời chúng ta quá ngắn để thấy?
Nếu bạn lấy E. coli và cho vào một ống nghiệm,
không thức ăn hay dưỡng chất,
và để yên đó hàng tháng cho đến hàng năm,
đa số chúng chết, tất nhiên, vì chúng đói.
Nhưng có một số ít sống.
Nếu bạn lấy những tế bào sống sót đó
và cho chúng cạnh tranh, dưới điều kiện thiếu chất,
với những E. coli mới, phát triển nhanh,
những con già nua ấy sẽ đánh bại tụi ma mới kia
bất cứ lần nào.
Vậy đây là bằng chứng về sự đền đáp của sự tiến hóa
cho việc trở nên cực kì chậm.
Vậy là có khả năng
rằng có lẽ chúng ta không thể đánh đồng việc chậm với không quan trọng.
Có lẽ những vi sinh vật khuất tầm mắt, khuất tâm trí
có thể hữu ích cho nhân loại.
OK, cho đến giờ ta đã biết
có hai cách để sống dưới lòng đất.
Đầu tiên là chờ đồ ăn rỉ xuống từ mặt đất,
như cố ăn đồ thừa từ một buổi dã ngoại từ 1000 năm trước.
Đó là một lối sống rất điên rồ,
nhưng hiệu quả một cách đáng ngạc nhiên cho vi sinh vật dưới đất.
Khả năng khác là vi sinh vật chỉ kiểu như,
''Không, tôi không cần thế giới mặt đất.
Tôi ổn dưới đây rồi.''
Với những vi sinh vật theo hướng này
chúng phải lấy mọi thứ chúng cần để sống
từ trong lòng đất.
Vài thứ thì chúng dễ dàng lấy được.
Chúng nhiều hơn dưới lòng đất,
như nước hay dưỡng chất, như ni-tơ và sắt và phốt pho
hay nơi sống.
Đó là những thứ mà ta giết chóc để giành giật
trên mặt đất này.
Nhưng dưới lòng đất, vấn đề là tìm đủ năng lượng.
Trên mặt đất,
cây cối có thể gắn kết hóa học các phân tử CO2 thành đường
ngay khi photon từ mặt trời tiếp xúc với lá của chúng.
Nhưng dưới lòng đất, tất nhiên là không có ánh nắng,
nên hệ sinh thái này phải giải quyết vấn đề
là ai sẽ làm ra thức ăn cho mọi người khác.
Lòng đất cần thứ gì đó như cây
nhưng lại thở ra đất đá.
May thay, thứ như vậy tồn tại,
và nó gọi là tự dưỡng vô cơ hóa năng.
(Cười)
Đó là những vi sinh dùng chất hóa học -- "hóa năng"
từ đất đá -- "vô cơ"
để tạo thức ăn -- "tự dưỡng."
Và chúng có thể làm vậy với vô số chất khác.
Chúng có thể làm vậy với lưu huỳnh, sắt, man-gan, ni-tơ, các-bon
một vài có thể dùng cả electron trực tiếp.
Ví dụ như bạn cắt một đầu của dây điện,
chúng có thể dùng nó để thở như ống thở.
(Cười)
Vi sinh vật tự dưỡng vô cơ hóa năng
có thể lấy năng lượng từ những quá trình trên
và dùng chúng để tạo thức ăn, như cây cối vậy.
Nhưng chúng ta biết rằng cây làm nhiều hơn là chỉ tạo thức ăn.
Chúng còn tạo sản phẩm phụ, ô-xi,
mà chúng ta phụ thuộc 100% vào nó.
Nhưng sản phẩm phụ mà vi sinh tự dưỡng vô cơ hóa năng tạo ra
thường dưới dạng khoáng chất,
như gỉ sắt hay pirit sắt, vàng giả,
hay cacminit, như đá vôi.
Vậy thứ chúng ta có là những vi sinh rất rất chậm, như đá,
lấy năng lượng từ đá,
tạo ra các sản phẩm phụ là các loại đá khác.
Vậy tôi đang nói về sinh học hay tôi đang nói về địa chất?
Lằn ranh giữa chúng rất mờ.
(Cười)
Vậy nếu tôi muốn thực hiện việc này,
và tôi sẽ thành một nhà sinh học nghiên cứu về vi sinh
hoạt động giống như đất đá,
vậy tôi nên bắt đầu học địa chất.
Vậy phần thú vị nhất của địa chất học là gì?
Núi lửa.
(Cười)
Đây là khi nhìn vào trong miệng núi lửa Poás ở Coasta Rica.
Nhiều núi lửa trên Trái Đất trồi lên vì mảng địa chất dưới biển
va chạm với mảng địa chất lục địa.
Khi mảng địa chất đại dương bị đè
hay di chuyển dưới mảng địa chất lục địa,
những thứ như nước, CO2 và các chất khác
bị ép khỏi mảng địa chất,
như vắt một chiếc khăn rửa mặt ướt.
Theo cách đó, những vùng bị đè như cổng vào đất sâu,
nơi vật chất được trao đổi giữa bề mặt và lòng đất.
Gần đây tôi được vài đồng nghiệp ở Costa Rica
mời đến và làm việc với họ về một số núi lửa.
Và tất nhiên là tôi đồng ý, vì, ý là, Costa Rica rất đẹp,
nhưng cũng vì nó nằm trên một trong những vùng bị đè.
Chúng tôi muốn hỏi một câu cụ thể là:
Vì sao CO2
thoát ra từ những mảng địa chất đại dương bị đè
chỉ thoát ra từ núi lửa?
Vì sao ta không thấy chúng trải đều trên khu vực bị đè?
Vi sinh vật có vai trò gì trong chuyện này không?
Đây là bức ảnh chụp tôi trong núi lửa Poás,
cùng với người đồng nghiệp Donato Giovannelli.
Cái hồ mà chúng tôi đứng cạnh hoàn toàn là axit pin.
Tôi biết vì chúng tôi đang đo độ pH khi tấm hình được chụp.
Và một số lúc khi làm việc trong miệng núi lửa,
tôi quay qua nói với đồng nghiệp Costa Rica Carlos Ramírez rằng
"Được rồi, vậy nếu tự nhiên thứ này phun trào,
cách thoát thân là như nào?''
Và anh nói, "À, ừ, câu hỏi hay, rất dễ thôi.
Hãy quay lại và tận hưởng khung cảnh.''
(Cười)
"Vì nó sẽ là cảnh cuối của cô."
(Cười)
Và có thể anh ấy có hơi kịch tính,
nhưng sau 54 ngày đứng cạnh cái hồ đó,
chuyện này xảy ra.
Khán giả: Ồ!
Quá đáng sợ nhỉ?
(Cười)
Đây là vụ phun trào lớn nhất của núi lửa này trong khoảng 60 năm lẻ gì đó,
và không lâu sau khi video kết thúc,
máy ảnh quay video bị thiêu rụi
và cả cái hồ mà chúng tôi đang thí nghiệm
bốc hơi hoàn toàn.
Nhưng tôi muốn nói rõ rằng
chúng tôi khá chắc là chuyện đó sẽ không xảy ra
vào ngày mà chúng tôi ở trong núi lửa,
vì Costa Rica theo dõi núi lửa này rất cẩn thận
qua Viện OVSICORI,
và chúng tôi có các nhà khoa học từ Viện cùng với mình hôm đó.
Nhưng thực tế rằng nó đã phun trào chứng tỏ hoàn hảo
rằng nếu bạn muốn tìm nơi khí CO2
thoát ra từ mảng địa chất đại dương,
thì bạn không cần tìm đâu xa hơn núi lửa.
Nhưng nếu bạn đến Costa Rica,
bạn có thể nhận ra là ngoài núi lửa
có rất nhiều suối nước nóng ở mọi nơi.
Nước trong những suối nước nóng này thật ra trào lên
từ những mảng địa chất đại dương bị đè.
Và giả thuyết của chúng tôi là phải có CO2
trào lên cùng chúng,
nhưng một thứ sâu dưới lòng đất đã lọc chúng ra.
Vậy là chúng tôi dành hai tuần lái xe khắp Costa Rica,
lấy mẫu từ mọi suối nước nóng mà chúng tôi tìm được
nó rất tệ, để tôi kể cho bạn.
Và chúng tôi dành hai năm tiếp theo đo đạc và phân tích dữ liệu.
Và nếu bạn không phải là nhà khoa học, tôi cho bạn biết rằng những khám phá lớn
không xảy ra khi bạn ở một suối nước nóng đẹp
hay trên sân khấu;
nó xảy ra khi bạn còng lưng với một cái máy tính lộn xộn
hay khi bạn đang khắc phục một thiết bị phức tạp,
hay khi bạn gọi Skype với đồng nghiệp
vì bạn hoàn toàn bối rối vì dữ liệu của bạn.
Khám phá khoa học, giống như vi sinh vật dưới lòng đất,
có thể rất rất chậm.
Nhưng trong trường hợp của chúng tôi, mọi công sức đã được đền đáp.
Chúng tôi phát hiện rằng hàng tấn CO2
thoát ra từ mảng địa chất đại dương bị đè sâu dưới lòng đất.
Và thứ giữ chúng dưới lòng đất
và giữ chúng không thoát vào khí quyển
là thứ sâu dưới đất,
dưới những con lười và vẹt dễ thương ở Costa Rica,
là vi sinh tự dưỡng vô cơ hóa năng.
Những vi sinh và quá trình hóa học diễn ra quanh chúng
là việc biến đổi CO2 thành muối cacbonat
là khóa chúng dưới lòng đất.
Điều đó khiến bạn tự hỏi:
Nếu các quá trình dưới đất này rất giỏi khoản hút
tất cả CO2 từ dưới chúng,
chúng có thể giúp ta với chút vấn đề về các-bon
mà chúng ta đang có trên mặt đất không?
Con người đang thải ra nhiều CO2 vào khí quyển đến nỗi
chúng ta làm giảm khả năng của hành tinh
để duy trì sự sống mà chúng ta biết đến.
Các nhà khoa học, kĩ sư và doanh nhân
đang hợp tác với những cách để kéo CO2
khỏi nguồn,
để chúng không bay vào khí quyển.
Và họ cần trữ chúng ở đâu đó.
Vậy với lí do đó,
chúng ta cần nghiên cứu những nơi mà có thể trữ CO2,
có thể là dưới lòng đất,
để biết chuyện gì sẽ xảy ra với chúng khi được trữ ở đó.
Vi sinh vật dưới lòng đất có thành một vấn đề vì chúng quá chậm
để có thể giữ bất cứ gì dưới đó không?
Hay chúng có thể hữu ích
vì chúng giúp biến đổi CO2 thành muối cacbonat rắn?
Nếu chúng ta có những bước đột phá vậy
chỉ từ những nghiên cứu ở Costa Rica,
vậy hãy tưởng tượng thứ gì còn chờ đợi được khám phá dưới kia.
Trong lĩnh vực địa-sinh-hóa, hay sinh học lòng đất,
hay bất cứ gì mà bạn muốn gọi,
sẽ có những liên quan to lớn
với không chỉ giảm nhẹ hậu quả biến đối khí hậu,
mà có thể là hiểu được sự sống và Trái Đất cùng tiến hóa thế nào,
hay tìm ra những sản phẩm hữu ích cho công nghiệp hay y học.
Có thể là cả dự đoán động đất
hay tìm sự sống ngoài hành tinh.
Nó có thể giúp chúng ta hiểu được chính nguồn gốc của sự sống.
May thay, tôi không phải làm những việc đó một mình.
Tôi có những đồng nghiệp rất giỏi khắp thế giới
những người đang giải mã những bí ẩn của thế giới lòng đất.
Và có vẻ như sự sống sâu dưới vỏ Trái Đất
quá xa lạ với cuộc sống thường ngày của ta mà dường như chẳng liên quan gì cả.
Nhưng sự thật là, việc sống chậm và kì lạ này
có thể giữ câu trả lời cho vài bí ẩn lớn nhất
về sự sống trên Trái Đất.
Cảm ơn các bạn.
(Vỗ tay)