Thảm họa kháng kháng sinh đang cận kề và các nhà khoa học đang tìm giải pháp ở loài vật nhỏ bé này
Cuộc chiến giữa các vi khuẩn trong bụng sâu lá bông có thể giúp giới khoa học tìm ra giải pháp chặn khủng hoảng nhờn kháng sinh trong tương lai.
Sâu bướm là loài ăn lá. Vì thế những con vi khuẩn nhỏ xíu là thứ chúng không bao giờ muốn đưa vào bụng. Nhưng chúng cho phép một chủng vi khuẩn, E. mundtii, sống trong dạ dày của chúng.
Trên thực tế, sâu bướm cho phép E. mundtii sinh sôi vô tội vạ ở dạ dày trong quá trình phát triển.
Một nghiên cứu mới trên tạp chí chuyên ngành Cell Chemical Biology cho thấy, E. mundtii tiết ra một chất để tiêu diệt các vi khuẩn khác, thường là những chủng vi khuẩn nguy hiểm với vật chủ, để chiếm thế thượng phong trong ruột sâu bướm.
Giới khoa học đã biết E. mundtii chiếm tỷ lệ lớn trong ruột của sâu lá bông S. Littoralis. Một nghiên cứu vào năm 2012 chứng minh chúng chiếm tới 40% tổng số vi khuẩn trong ruột sâu.
Để tìm hiểu nguyên nhân, các nhà nghiên cứu phát hiện ruột của sâu non chứa rất nhiều vi khuẩn thuộc họ Enterococcus. Vi khuẩn E. mundtii cũng là một thành viên của họ này. Nhưng ruột của sâu già hầu như chỉ chứa E. mundtii.
Nguyên nhân nào gây nên sự thay đổi lớn đến thế? Các nhà nghiên cứu lấy một số vi khuẩn thuộc nhóm Enterococcus trong cơ thể sâu non và theo dõi cách chúng tương tác với nhau.
Họ nhận thấy E. mundtii diệt những chủng vi khuẩn cùng họ và một số chủng khác họ bằng cách tiết ra một loại chất đặc biệt. Nếu chúng không tiết chất này, những chủng vi khuẩn khác sẽ có cơ hội giết sâu.
Nhờ chất đặc biệt trên, E. mundtii chẳng những tăng khả năng sống sót trong cuộc “tranh giành lãnh địa”, mà còn tạo ra cơ chế tự nhiên để bảo vệ vật chủ. Cơ chế đó có ích với con người không?
Các nhà nghiên cứu nảy ra ý tưởng sử dụng một chủng vi khuẩn “an toàn” để bảo vệ và diệt những vi khuẩn nguy hiểm, độc hại có thể là cách hiệu quả để tạo ra những loại thuốc kháng sinh mới.
Trên thực tế, E. mundtii có thể trở nên đặc biệt hữu ích. Theo các nhà nghiên cứu, loại chất chúng tiết ra chỉ diệt những vi khuẩn nguy hiểm, chứ không tác động tới những chủng vi khuẩn lành.
Loài người đang rất cần những phương pháp mới để chống viêm nhiễm do vi khuẩn gây nên ở người.
Tuần trước, một phụ nữ ở bang Nevada, Mỹ tử vong bởi một siêu vi khuẩn có khả năng miễn nhiễm mọi loại thuốc kháng sinh đang tồn tại trên thị trường. Những trường hợp thương tâm như thế là lời nhắc nhở rằng nhờn kháng sinh sẽ đe dọa loài người trong tương lai gần.
Nhờn kháng sinh xảy ra khi thuốc kháng sinh không thể tiêu diệt mầm bệnh hay vi khuẩn gây bệnh. Những vi khuẩn sống sót sẽ tạo ra thế hệ vi khuẩn mới, có khả năng kháng thuốc và các hóa chất điều trị nhiễm trùng.
Những chủng vi khuẩn nguy hiểm đang tiến hóa nhanh để chống những dòng thuốc kháng sinh mà con người chế ra để diệt chúng. Vì thế, chống nhờn kháng sinh là cuộc chiến không bao giờ kết thúc.
Nhưng nếu giới khoa học có thể nghĩ ra những phương pháp mới, như sử dụng vi khuẩn có ích để diệt vi khuẩn nguy hiểm, chúng ta có thể hãm đà tiến của hiểm họa nhờn kháng sinh.
Hiện tại, các nhà nghiên cứu muốn biết cơ chế phòng vệ cộng sinh giữa vi khuẩn và vật chủ tồn tại ở những loài côn trùng khác hay không. Nếu câu trả lời là “Có”, họ muốn biết chính xác cơ chế vận hành của nó.
Khả năng cơ chế cộng sinh giữa vi khuẩn và vật chủ tồn tại ở những loài công trùng khác khá cao, bởi côn trùng có khả năng chống viêm nhiễm cao hơn so với mọi nhóm động vật khác. Có lẽ, sau vài nghiên cứu nữa, chúng ta có thể “bắt chước” cơ chế chống vi khuẩn của sâu lá bông.
Vi khuẩn chống thuốc kháng sinh thế nào?
Thuốc kháng sinh ra đời để chống vi khuẩn gây bệnh. Chúng là những sinh vật đơn bào có kích thước vài phần nghìn mm, sinh sống và gây viêm nhiễm trong cơ thể vật chủ. Khi vào cơ thể, kháng sinh sẽ tiếp cận và tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh theo các cơ chế chính:
- Tấn công trực tiếp thành tế bào, khiến chúng mất khả năng tự vệ
- Phá hoại quá trình trao đổi chất
- Ngăn chặn sự tổng hợp RNA và DNA
- Can thiệp vào quá trình tổng hợp protein
Khi một vi khuẩn kháng thuốc, chúng có khả năng vô hiệu hóa một phần hoặc toàn bộ các cơ chế của kháng sinh theo các cách sau:
- Xây dựng hệ thống phòng vệ: Vi khuẩn thay đổi tính thẩm thấu của màng tế bào. Bằng cách này, chúng có thể ngăn chặn hoàn toàn hoặc hạn chế cho phép kháng sinh xâm nhập vào trong tế bào để phá hủy tổ chức của chúng.
Một chiến lược khác của vi khuẩn là cho phép kháng sinh vào bên trong, nhưng sẽ tạo ra một số phân tử có vai trò như vệ sĩ gác cửa. Chúng sẵn sàng đẩy kháng sinh ra khỏi tế bào ngay khi nó tiến vào. Một số vi khuẩn sử dụng các cơ chế như "máy bơm", lấy năng lượng ATP để bắn thuốc kháng sinh ra khỏi cơ thể chúng.
- Ngụy trang mục tiêu: vi khuẩn thay đổi cấu trúc của các bộ phận để kháng sinh không còn nhận ra nó. Về cơ bản, dù cho kháng sinh vào được tế bào, nó vẫn trở nên vô dụng nếu không thể nhận dạng mục tiêu.
- Phản công kháng sinh: Thay vì chỉ sử dụng hệ thống phòng thủ và ngụy trang, vi khuẩn sản xuất một số loại enzyme để chiến đấu trực tiếp với kẻ thù. Chúng làm giảm hoặc mất hoàn toàn tính kháng khuẩn của thuốc. Ví dụ như enzyme beta-lactamse của một số vi khuẩn đã đánh bại hoàn toàn penicillin.
