Sát thủ trong thế giới siêu nhỏ

GD&TĐ - Williams, nhà vi sinh học tại ĐH Florida A&M University (Mỹ), thích thú chiếu cho SV xem những đoạn video có tên chung “Vi khuẩn săn mồi” (predatory bacteria - PB).

Vi khuẩn săn mồi (predatory bacteria).
Vi khuẩn săn mồi (predatory bacteria).

“PB không bao giờ làm bất mãn người xem trong cách thức tấn công của mình. Các bạn đã biết sư tử, cá mập, cọp là những thú săn mồi nổi tiếng, nhưng còn những kẻ săn mồi siêu nhỏ mà độ dã man không hề thua kém. Đó là PB”,     ông nói.

Cứu tinh của con người

PB mang một trọng trách lớn trong thân hình nhỏ bé đối với sự tồn vong của loài người. Nếu được sử dụng đúng nơi, đúng chỗ chúng sẽ giúp con người đánh bại các vi khuẩn có hại trong môi trường hoặc các mầm bệnh tiềm ẩn trong thực phẩm.

Một số chuyên gia tin rằng, một ngày nào đó chúng sẽ được sử dụng như một liệu pháp đặc biệt giúp tiêu diệt các vi khuẩn cho bệnh nhân bị kháng thuốc và các liệu pháp khác.

Một số nghiên cứu cho thấy “vi khuẩn săn mồi” làm việc rất hiệu quả, tàn bạo và được xem là “liệu pháp điều trị thay thế” rất triển vọng đối với một số bệnh nhiễm khuẩn. Tuy nhiên, hiện các nhà khoa học nghiên cứu về khả năng này vẫn chưa hiểu đầy đủ cách PB chọn và giết mục tiêu của chúng. 

“Muốn sử dụng PB như “kháng sinh sống chúng ta phải biết quá trình phát triển của nó. Chúng ta không thể sử dụng PB nếu không hiểu rõ về nó” – Tiến sĩ Terrens Saaki, nhà vi sinh nghiên cứu về vi khuẩn săn mồi tại Viện de Duve Institute ở Bỉ nói. 

Vi khuẩn săn mồi được khám phá một cách tình cờ khi một nhóm nhà khoa học phát hiện ra chúng cách nay hơn nửa thế kỷ trong khi đang tìm kiếm một loại vi sinh vật giết người khác gọi là bacteriophage, hay phage (một loại virus có thể nhiễm vào và giết vi khuẩn). Có hàng chục loài PB phát triển tốt trong môi trường biển và trong nước bẩn cống rãnh.

Chúng được cho là đủ gan lì để tồn tại trong ruột động vật, gồm cả ruột con người và tồn tại hầu như khắp mọi nơi, từ nước thải thô đến vỏ con cua. Nói chung là nơi nào vi khuẩn sống được đều có PB hiện diện để “cân bằng dân số. Đây là sự sắp xếp của tự nhiên, giống như sư tử trong rừng.

Mỗi năm, các nhà khoa học lại biết được thêm một số PB nữa và thế giới của chúng cũng rất đa dạng.

Nhưng bacteriophage và PB là hai loại “sát thủ” khác nhau. Phage chỉ tấn công trong phạm vi hẹp các mục tiêu còn PB dễ tính hơn nhiều, gặp vi khuẩn gì cũng ăn.

Ngoài ra, trong khi phage giết nhanh gọn toàn bộ mục tiêu trong vài giờ thì PB mất hàng tuần cho việc ăn uống, sinh sôi và phát triển trong phòng thí nghiệm.

Trong khi các vi khuẩn khác chỉ cần dung dịch giàu chất dinh dưỡng đề sống còn thì PB đòi hỏi phải có nguồn cung cấp “tươi sống” và “ổn định”.

“Đây là một lợi thế khi dùng vi khuẩn săn mồi như liệu pháp thay thế” – Tiến sĩ Julia Johnke, nhà sinh vật học nghiên cứu về vi khuẩn săn mồi tại Đại học University of Kiel ở Đức nói. 

Sát thủ hay kẻ duy trì hòa bình!

Ảnh kính hiển vi điện tử PB Micavibrio aeruginosavorus hình que (phía trên, giữa) và “mục tiêu”, vi khuẩn viêm phổi Klebsiella pneumoniae.
Ảnh kính hiển vi điện tử PB Micavibrio aeruginosavorus hình que (phía trên, giữa) và “mục tiêu”, vi khuẩn viêm phổi Klebsiella pneumoniae.

Có lẽ, nổi tiếng nhất trong thế giới PB là một nhóm vi khuẩn có tên Bdellovibrio sử dụng chiến thuật tác chiến giống Halobacteriovorax: Chui vào con mồi và tàn phá từ bên trong!

Đa số các chuyên gia về PB gọi những kẻ săn mồi “đục lỗ” này là BALO (Bdellovibrio và những vi khuẩn tương tự). Ít nhất có 1 BALO gọi là Bdellovibrio exovorus chọn cách sát thủ ma cà rồng. Một khi PB vào được bên trong nạn nhân, hầu như không gì có thể chặn đứng được chúng.

Thậm chí, trước khi dính vào con mồi, các BALO đã là kẻ thù khôn ngoan có khả năng khứu giác “cực kỳ”! Chúng đánh hơi con mồi rồi tự đẩy mình về phía trước bằng cách xoay tròn chiếc đuôi giống cái nút chai gọi là “trùng roi”    (flagellum). Bằng cách này chúng có thể bơi nhanh gấp 100 lần chiều dài cơ thể trong một giây. Nếu so trọng lượng, tốc độ này nhanh hơn báo đốm!”. 

May mắn, PB không quan tâm đến các tế bào không phải vi khuẩn và cũng không kích thích hệ miễn dịch cho dù ta có bôi trực tiếp chúng vào mặt nhãn cầu của thỏ. Điều này cho thấy, PB giết vi khuẩn ác nhưng an toàn với con người. Nói rõ hơn, PB chỉ hoạt động khi có các “mục tiêu” và tự mình tiêu diệt chúng mà không cần sự trợ giúp của hệ miễn dịch.

Nhưng vì là vi khuẩn, có lúc chúng cũng sẽ bị hệ miễn dịch quét ra khỏi cơ thể. Vì vậy, PB không phải là giải pháp tốt nhất để điều trị các trường hợp nhiễm trùng đã lan rộng khắp cơ thể. Tuy nhiên, sử dụng hợp lý có thể giúp hệ miễn dịch tiêu diệt mầm bệnh hoặc hỗ trợ cho các liệu pháp khác như kháng sinh. 

PB không phải là vũ khí huỷ diệt vi khuẩn duy nhất mà tại Đức, Tiến sĩ Johnke đang nghiên cứu một loạt dự án về “kỹ năng xây dựng hoà bình” của cộng đồng vi khuẩn chung sống trong ruột.

“Một số bằng chứng sơ khởi cho thấy con người thường có sẵn một số PB trong hệ vi khuẩn của mình” – bà nói: “Chúng ta ít hiểu về vai trò của chúng mà chỉ biết là chúng giúp duy trì trật tự trong ruột và bảo đảm không có vi khuẩn nào…nổi loạn”. Nghiên cứu của Johnke cho thấy, những người bị rối loạn hệ tiêu hoá có thể là vì không thể duy trì được trật tự và sự cân bằng này. Đưa PB vào có thể vãn hồi được trật tự. 

Tại Bỉ, Saaki và cố vấn Géraldine Laloux đang tìm hiểu cách Bdellovibrio phát triển và phân chia bên trong vi khuẩn khác. “Điều này không thường xảy ra” – Laloux nói: “Trong khi vi khuẩn điển hình nhân lên bằng cách vươn dài ra rồi phân chia ngay làm hai thì Bdellovibrios sẽ biến thành những sợi dài giống sợi mì rồi sau đó cắt thành nhiều tế bào con giống như dây xúc xích (có khi cho ra …16 tế bào con).

Tất cả đều thoát khỏi ký chủ sau 4 giờ Bdellovibrio vào được bên trong. Chiến lược sinh sản này rất độc đáo và cho phép Bdellovibrio duy trì được quân số, bảo đảm được sức mạnh tiêu diệt mầm bệnh”. 

“Bộ phim hành động” được ưa thích của Tiến sĩ Henry N. Williams chỉ có cảnh một tấm kính rộng vài mm nhưng phía trên đang diễn ra cuộc chiến một mất một còn giữa hai tế bào vi khuẩn: Một bên là Vibrio coralliilyticus (một loại vi khuẩn biến hình que lớn) và một bên là Halobacteriovorax, sát thủ nhỏ bé thích bám chặt vào các vi khuẩn lớn hơn để ăn thịt chúng.
“Cố thoát khỏi kẻ tấn công, Vibrio quằn quại bơi qua vũng chất lỏng một cách vô vọng trước khi đau đớn buông xuôi – ông tường thuật.
Sau đó, Halobacteriovorax bắt đầu công việc “tàn nhẫn” quen thuộc: Chọc thủng vỏ ngoài của Vibrio, chui vào bên trong và ăn hết nội tạng nạn nhân trước khi tự “nhân lên” nhiều lần. Xong việc, cả bày thoát ra ngoài để tìm bữa ăn khác!”. 
Theo The New York Times 9/2020

Tin tiêu điểm

Đừng bỏ lỡ