Một số nghiên cứu cho thấy “vi khuẩn săn mồi” (predatory bacteria-PB) 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.
Kẻ ăn thịt trong thế giới siêu nhỏ
“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 biển 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 bầy thoát ra ngoài để tìm bữa ăn khác!”. Williams, nhà vi sinh học tại Đại học Florida A&M, thích thú chiếu cho sinh viên xem những đoạn phim video có tên chung “Vi khuẩn săn mồi”.
“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 – 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 chuỗi cung cấp thực phẩm.
- Xem thêm: Những phát hiện ngỡ ngàng
Một số chuyên viên tin rằng một ngày nào đó, chúng sẽ được sử dụng như một liệu pháp đặc biệt giúp tiêu diệt các vi khuẩn kháng thuốc cho những bệnh nhân không còn đáp ứng được thuốc men và các liệu pháp khác”. Tuy nhiên đến nay, các nhà khoa học nghiên cứu về khả năng này vẫn chưa hiểu đầy đủ cách PB chọn và giết mục tiêu của chúng. Trả lời được câu hỏi này là có thể tìm được liệu pháp mới để chiến thắng những bệnh nhiễm “cứng đầu” và mở cánh cửa nhìn vào khả năng giết mầm bệnh của PB.
“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 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). “Trước đó, chúng tôi không biết về một nhóm vi khuẩn có khả năng ăn thịt các vi khuẩn khác” – Williams nói. Các nhà khoa học không hiểu tại sao phải mất thời gian quá lâu họ mới phát hiện ra PB.
Liệu pháp triển vọng cho các bệnh nhiễm 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. “Các sinh viên của tôi đã cô lập được PB từ đất, từ ốc sên trong những dòng suối và từ cống rãnh thoát nước phòng thí nghiệm” – Laura Williams, chuyên nghiên cứu về vi khuẩn ăn thịt tại Đại học Providence ở R.I, nhận định – 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 gì cũng đớp. Một số PB ăn thịt cả chục, thậm chí hàng trăm loài vi khuẩn khác nhau, nên sinh sôi nhanh trong bất cứ môi trường nào.
Ngoài ra, trong khi phage giết nhanh gọn toàn bộ mục tiêu trong vài giờ thì PB mất hàng tuần cho viễc 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 Kiel ở Đức nói. Một điều thú vị nữa là tác phong săn mồi của PB cũng tiến hoá theo thời gian.
- Xem thêm: Các vi khuẩn đang nói gì về bạn
Ví dụ, Micavibrio có thói quen bám vào nạn nhân giống ma cà rồng hút đến khô xác thì các loài PB khác như Myxococcus sử dụng những mũi tên bắn từ xa để đưa enzyme độc vào cơ thể con mồi và phân huỷ nó. Một số Myxococcus còn biết “kết bè tác chiến” và phối hợp tổng tấn công nhuần nhuyễn. 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 viên về PB gọi những kẻ săn mồi “đục lỗ” này là BALO, tên viết tắt của Bdellovibrio và những vi khuẩn tương tự. Ít nhất có 1 BALO gọi là Bdellovibrio exovorus chọn cách sát thủ ma cà rồng.
“Nói chung, PB là cỗ máy giết vi khuẩn rất hữu hiệu – tiến sĩ Daniel Kadouri, nhà vi sinh tại Đại học Rutgers đã nghiên cứu về PB từ năm 2003, nói – Lần đầu tiên thấy chúng làm việc quá hiệu quả, tôi phải kêu lên: Đây chính là một thể sống sexy nhất ta từng thấy!”.
Sát thủ giữ vai trò duy trì hoà bình!
Một khi PB vào được bên trong nạn nhân, hầu như không gì có thể chặn đứng được chúng. Trong khi kháng sinh và các bacteriophage chỉ tấn công một bộ phận đặc biệt nào đó trong cơ thể vi khuẩn thì PB rất háu ăn và “không từ một thứ gì”! Cũng giống như loài thỏ tiến hoá không đủ để thoát khỏi nanh vuốt sói rừng, vi khuẩn cũng tiến hoá không đủ để thoát khỏi PB.
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 1 giây – Kadouri nói – Nếu so trọng lượng, tốc độ này nhanh hơn báo đốm!”.
Trong các nghiên cứu thú vật, PB chứng tỏ rất hứa hẹn trong việc chống lại những vi khuẩn gây bệnh dịch như Salmonella và Yersinia pestis. Kadouri và Nancy Connell, một nhà vi khuẩn học tại Trung tâm Johns Hopkins Center for Health Security đã đưa một lượng vi khuẩn Bdellovibrios vào phổi của chuột đồng và chuột nhà và chứng kiến chúng ngấu nghiến gần hết số mầm bệnh trong một thời gian ngắn.
2 thử nghiệm khác trong gà và cá zebrafish cũng cho kết quả rất khích lệ. May mắn là 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. Kadouri nói: “Chúng tôi đã đưa nhiều loại PB vào nhiều loại thú, nhưng không bao giờ thấy phản ứng mạnh của hệ miễn dịch”. Connell bổ sung: “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 hay dùng một lượng nhỏ phage. “Nếu nghiên cứu nhiều hơn nữa, một ngày nào đó, chúng ta sẽ thấy PB làm thay đổi cơ bản việc chăm sóc sức khoẻ con người” – Saaki nói và hy vọng sẽ mang liệu pháp PB về quê hương Suriname. 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 như bệnh Crohn 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, giải quyết được vấn đề. “Theo hy vọng của tôi, chúng ra có thể dùng BALO như một loại probiotic” – bà nói. Tương tự trong thiên nhiên, tiến sĩ Williams cho biết một thí nghiệm của ông cho thấy chỉ cần một lượng PB nhỏ cũng có thể giúp phục hồi lại hệ vi khuẩn trong nước biển. “PD giống như người điều tiết dân só của cộng đồng” – ông nói.
- Xem thêm: Các vi khuẩn trong nhà: Bạn hay kẻ thù?
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 đứa 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”.
