Quần thể virus đa dạng cùng tồn tại trên các chủng vi khuẩn
Các virus lây nhiễm và tiêu diệt vi khuẩn, được gọi là thực khuẩn (phage), hứa hẹn sẽ trở thành phương pháp điều trị mới cho các bệnh nhiễm trùng nguy hiểm, kể cả những chủng nhiễm trùng đã trở nên kháng kháng sinh. Tuy nhiên, chúng ta biết rất ít về cách thực khuẩn tồn tại trong quần thể tế bào vi khuẩn mà chúng lây nhiễm.
Trong một nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Science ngày 12/12 mới đây, các nhà khoa học tại Đại học New York, Đại học Oxford và Đại học Yale đã phát hiện rằng một số loài thực khuẩn có thể cùng tồn tại ổn định trên quần thể của một chủng E.coli đồng nhất về mặt di truyền.
Họ cho biết, một loài vi khuẩn – vật chủ của các thực khuẩn – có thể “dung chứa” một cộng đồng đa dạng các thực khuẩn khác nhau, thậm chí còn cạnh tranh nhau. Lí do là, mỗi loại thực khuẩn lại ưa thích các tế bào phát triển nhanh chậm khác nhau. Những tế bào này xuất hiện ngẫu nhiên trong quần thể vi khuẩn. Nhờ đó, mỗi loài thực khuẩn có thể tìm thấy một ngách trú ẩn riêng trên cùng một vật chủ, dẫn đến sự chung sống ổn định. Trong nghiên cứu này, hai thực thể khuẩn được dán nhãn N và S có thể cùng tồn tại vì N thích nghi tốt hơn để sống trong các tế bào vi khuẩn phát triển nhanh, trong khi S thích hợp hơn để sống trong các tế bào phát triển chậm. Trên thực tế, một số tế bào vi khuẩn thiếu khả năng tiếp cận chất dinh dưỡng tại chỗ sẽ phát triển chậm hơn các tế bào khác để tiết kiệm tài nguyên.
“Việc hiểu cách nhiều loại thực khuẩn có thể tồn tại lâu dài trên một loại vi khuẩn đơn lẻ có thể giúp thiết kế các ‘hỗn hợp thực khuẩn’ thế hệ mới. Ví dụ, mỗi loài thực khuẩn có thể tấn công vi khuẩn ở từng giai đoạn khác nhau trong vòng đời của chúng, giúp tiêu diệt toàn bộ quần thể vi khuẩn trước khi chúng sinh ra kháng thuốc”, TS. Nora Pyenson, tác giả chính của nghiên cứu tại Viện Các hệ thống di truyền tại Đại học New York, cho biết.
Bà nói thêm, hiện chưa có liệu pháp thực khuẩn nào trở thành phương pháp điều trị tiêu chuẩn cho các bệnh nhiễm khuẩn, một phần vì trong các thử nghiệm trước đây, các loại thực khuẩn đơn lẻ không tiêu diệt được toàn bộ vi khuẩn mục tiêu hoặc vi khuẩn đã tiến hóa để kháng lại thực khuẩn. Tuy nhiên, các phòng thí nghiệm vẫn đang ra sức thử nghiệm những phương pháp điều trị thực khuẩn mới như một giải pháp thay thế cho thuốc kháng sinh. Mục tiêu chính là dự đoán tác động của việc sử dụng thực khuẩn và thiết kế các liệu pháp thực khuẩn hoạt động phổ biến trên nhiều bệnh nhân, chứ không phải điều chỉnh theo từng người như hiện nay.
Nhóm nghiên cứu hiện tại đã phủ nhận quan niệm lâu này rằng sự đa dạng di truyền của vi khuẩn hạn chế sự đa dạng của các loài virus, trong đó có thực khuẩn. Người ta từng tưởng rằng chỉ một loại thực khuẩn sẽ mạnh hơn tất cả các loại khác và trở thành người sống sót duy nhất. Tuy nhiên, cũng giống như các sinh vật đa bào chứa một loạt các loài vi khuẩn trong hệ vi sinh vật của chúng, kết quả mới cho thấy một chủng vi khuẩn duy nhất có thể chứa một cộng đồng đa dạng các loài thực khuẩn.
“Nghiên cứu của chúng tôi góp phần vào lĩnh vực non trẻ về cuộc sống xã hội của virus”, TS. Pyenson nói thêm. “Chúng ta thường nghĩ về virus đơn thuần theo hướng tác động của chúng đối với vật chủ, nhưng chúng còn có mối liên hệ với các loài virus khác. Các cộng đồng thực khuẩn này cho thấy sự đa dạng xuất hiện như thế nào ngay cả trong những quần thể sinh vật đơn giản.”
Điều thú vị là sự hiện diện của một quần thể vi khuẩn đa dạng trong ruột người là biểu hiện của sự khỏe mạnh, vì tập hợp các loài đa dạng có khả năng chống lại những nỗ lực thống trị của bất kỳ loài xâm nhập, gây bệnh nào. Tương tự, quần thể virus – thực khuẩn kí sinh trên các vi khuẩn sống trong ruột như E.coli cũng đang nổi lên như một yếu tố điều hòa sức khỏe quan trọng. Sự thay đổi bất thường trong quần thể thực khuẩn có thể góp phần gây ra những hậu quả nghiêm trọng như nhiễm trùng huyết.□
Trang Linh lược dịch
(Theo Đại học New York)
Bài đăng Tia Sáng số 24/2024
