Vi khuẩn nano: Chúng là ai ?

     Bằng chứng về sự sống trên sao Hỏa nếu có, kể cả khi nó ở một thời quá khứ xa xăm nào đó, thì cũng chỉ để trả lời cho câu hỏi vốn đã quá cũ kỹ: loài người trên trái đất không phải là đơn độc trong cái vũ trụ bao la này.
Tổng thống Mỹ vào năm 1996, nhận thức rõ tầm quan trọng của một khám phá như vậy, đã xuất hiện tại cuộc họp báo thông báo việc phát hiện ra bằng chứng của sự sống trên sao Hỏa. Một mảnh thiên thạch vỡ ra từ bề mặt sao Hỏa cách đây khoảng chừng 15 triệu năm dường như chứa hóa thạch của hình thức một sự sống nhỏ nhoi chứng tỏ đã từng có sự sống trên sao Hỏa.
Nghiên cứu của các nhà địa chất học chứng tỏ rằng những sự sống tương tự như vậy, nhỏ hơn bất kỳ những gì mà người ta biết tới hoặc hình dung ra được có thể từng có ở Trái đất trước đây, đã gợi ý rằng chúng rất có thể liên quan tới những hình thức sớm nhất của sự sống. Nếu chứng minh được rằng những thực thể này, thường được gọi là vi khuẩn nano vẫn tiếp tục sống giữa chúng ta-cư ngụ trong mỗi cơ thể con người và là nguồn gốc tiềm năng gây ra hàng loạt các căn bệnh liên quan tới con người thì đây có thể coi là khám phá kỳ diệu nhất trong số những khám phá mà con người đã từng biết đến.

John D. Young (phải) hiện đang là Chủ tịch của Đại học Chang Gung University (CGU) và Đại học Công nghệ Mingchi ở Đài Loan. Ông cũng là người phụ trách Phòng thí nghiệm về chất liệu nano của CGU. Ông chủ yếu quan tâm tới việc giải thích về sự tương tác giữa các chất hữu cơ và các chất liệu vô cơ và tìm hiểu xem chúng ảnh hưởng tới sức khỏe như thế nào. Young từng đứng đầu Phòng thí nghiệm về miễn dịch học phân tử và sinh học tế bào của Đại học Rockefeller, nơi ông là phó giáo sư. Jan Martel (trái) là tiến sĩ thuộc Viện khoa học y sinh của Đại học Chang Gung. Xuất thân từ vùng Sherbrooke (Quebec), ông tham gia nhóm nghiên cứu của Young tại Đài Loan để tìm kiếm các mầm bệnh sinh ra trong máu và các cơ sở để tìm ra các phương pháp trị liệu.

Khi phát hiện này mới được công bố lần đầu, không ít các nhà khoa học đã tỏ ý hoài nghi. Và nhiều dấu hiệu cho thấy rằng sự vui mừng của những nhà khám phá đã vượt quá giá trị thực của những dữ liệu thu được. Vấn đề tồn tại cần giải quyết là liệu những vi khuẩn nano đó có chính là những vi khuẩn nano trong quá khứ hay không? Sau hơn một thập kỷ, hiểu biết về những phần tử vô cùng nhỏ bé kia cũng như đặc tính khá kỳ lạ của chúng đã có những bước tiến đáng kể. Vi khuẩn nano chẳng phải là các mầm bệnh ngoại lai gì mới. Thực tế, thậm chí chúng chẳng còn hoạt động nữa. Tuy vậy, chúng có chức năng không kém quan trọng đối với sức khỏe con người và có thể đã có đóng một vai trò quan trọng trong những bước đầu của quá trình phát triển con người, chứ không chỉ ở cái chức năng mà con người từng nghĩ.
Và giống như bất cứ câu chuyện có hậu nào, kết cục cuộc sống thực sự của vi khuẩn nano thậm chí còn thú vị hơn bất cứ một cuốn truyện giả tưởng nào. Giờ thì các nhà điều tra có thể tiến xa hơn trong công việc của mình nhờ sử dụng các kiến thức đã có về vi khuẩn nano này trong việc cải thiện sức khỏe con người cũng như trong nghiên cứu các chất liệu nano khác.

Quá nhỏ cho sự sống?
Năm 1993, nhà địa chất Robert L. Folk của Đại học Texas ở Austin đã làm việc với những mẫu đá thu được tại các suối nước nóng ở Viterbo (Italia) và lần đầu tiên công bố cái mà ông gọi là “các vi khuẩn nano”. Khi xem xét các mẫu vật dưới kính hiển vi điện tử, Folk phát hiện ra các khối cầu tập hợp lại trong các vi khuẩn đã hóa thạch. Cũng giống như các vi khuẩn, những viên tròn nhỏ bé này dường như có các vách tế bào và bề mặt có nhiều sợi. Các khối cầu này vả lại có kích thước rất nhỏ, nhỏ hơn vi khuẩn rất nhiều.
Bản thân các vi khuẩn nano thì lại thường được đo bằng đơn vị micron (1 micron bằng 1 phần triệu mét). Để dễ hình dung, hãy tưởng tượng 1 micron nhỏ cỡ 1/100 sợi tóc của chúng ta. Hoá thạch mà Folk quan sát cỡ khoảng từ 5-100 lần kích cỡ một vi khuẩn trung bình, tức là khoảng 10-200 nanomet (1 nanomet bằng 1/1000 micron). Folk thu được các thực thể nano này từ các hiện vật khảo cổ được định tuổi ở vào giai đoạn từ Đại Cổ sinh (Paleozoic) đến Đại Trung sinh (Mesozoic), những thời kỳ trước khi có sự sống trên Trái đất. Và như vậy, ông gợi ý rằng chu kỳ sống của các sinh vật này, bao gồm các vật chất hữu cơ cũng như vô cơ được hình thành ở tầng địa lý mà chúng được tìm thấy.
Khám phá của Folk hầu như được ít người biết đến cho tới trước năm 1996, khi nhà nghiên cứu David S. McKay thuộc Trung tâm không gian Lyndon B. Johnson (NASA) tại Houston công bố bằng chứng rằng các thiên thạch sao Hoả tìm thấy ở Nam cực có tên ALH84001 cũng có các hoá thạch nano tương tự. Được cho rằng hình thành từ một nguyên liệu nóng chảy cách đây 4,5 tỉ năm, mảnh đá này được coi là một trong những mẫu đá có nhiều tuổi nhất của hệ Mặt trời. Hơn nữa, để tìm thấy những thể cacbonat hình cầu đã tạo nên những vi khuẩn nano của Folk tìm thấy trong mấu thiên thạch, McKay cùng các cộng sự cũng đã tìm thấy các phân tử magiê và sunfua sắt cùng với các thể hydrocarbon đa vòng thơm, những nguyên liệu liên quan tới các tiến trình sinh học. Những phát hiện này được coi như là bằng chứng cơ bản cho thấy có khả năng đã có sự sống trên sao Hỏa hoặc một nơi nào đó trong hệ Mặt trời.
Công bố của McKay, và cả các nghiên cứu của Folk trước đó đã thu hút sự chú ý đặc biệt của báo giới nhưng cũng gây ra sự ngờ vực và tranh luận sôi nổi trong giới khoa học. Nhiều chỉ trích cho rằng toàn bộ những khẳng định về các sinh vật bé nhỏ kia từ trước cho đến nay chỉ dựa vào bề ngoài của chúng, chứ chưa thực sự có bằng chứng cho rằng đó là các sinh vật sống. Hơn thế nữa, các thực thể nano đã gây ra các cuộc tranh luận về kích thước bé nhất của một hình thức sống trong một tổ chức đơn bào. Cứ cho là kích cỡ đường kính của hai sợi nhiễm sắc thể vào khoảng hơn 2 nanomet và thể ribo tạo ra protein của một tế bào cỡ khoảng 20 nanomet, nhưng các nhà chỉ trích cho rằng liệu các “tế bào” nano thì có đủ “lớn” để duy trì sự sống trong đó không.

Đứng đầu trong các cuộc tranh luận này là hai nhà khoa học thuộc Đại học Kuopio (Phần Lan) E. Olavi Kajander và Neva Ciftcioglu. Năm 1998, nhóm nghiên cứu Phần Lan đã đưa ra được bằng chứng đầu tiên chứng tỏ các vi khuẩn nano là các thực thể sống. Các nhà khoa học đã kiểm tra các “chất gây ô nhiễm” nhỏ trong các vi khuẩn cấy ở tế bào chứng tỏ chúng đã kháng cự lại các nỗ lực loại bỏ chúng ra khỏi tế bào. Những phần tử này không chỉ chứng tỏ có khả năng gây bệnh cho các tế bào cấy ghép mà còn kháng cự lại các biện pháp thanh lọc chúng như làm nóng, tẩy rửa hoặc sử dụng kháng sinh. Quan sát các thể hình cầu dưới kính hiển vi điện tử, Kanjander và Ciftcioglu nhận thấy chúng có kích cỡ vào khoảng 50 đến 500 nanomet và có đặc tính giống một cách kỳ lạ các vi khuẩn nano mà Folk đã tìm thấy.

Mầm bệnh nhỏ nhất
Tiếp tục nghiên cứu sâu hơn, các nhà nghiên cứu Phần Lan đã tìm thấy axit nucleic và protein trong các phần tử tí hon này. Đây chính là các dấu hiệu của sự sống. Dựa vào các phiên bản giải mã gene đặc thù, các nhà khoa học gán cho chúng cái tên Nanobacterium sanguineum và xếp chúng vào một nhóm nhỏ của của các vi khuẩn Brucella và Bartonella, những vi khuẩn gây bệnh mà con người đã từng biết.

Cảm quan về kích cỡ Khả năng về các cấu sinh vật kích cỡ nano đã được một số nhóm khoa học gia đưa ra trong thập kỷ 1990 nhưng người ta cho rằng điều này là không chắc, thậm chí là điều không tưởng. Các “vi khuẩn nano” thu được từ hóa thạch và các vi khuẩn nano “sống” được đo trong các tế bào nuôi có đường kính cỡ khoảng từ 10-500 nanomet. Phần lớn trong số các mẫu vật này tỏ ra quá nhỏ để có thể chứa hoặc vận hành trong nó các cơ chế cần thiết cho một tế bào sống. thí dụ như các ribô thể (ribosomes) chuyên tạo ra protein vốn chỉ có kích thước vào khoảng 20 nanomet và nhỏ hơn cả các hình thức sống được biết đến từ trước tới nay như vi khuẩn Mycoplasma chẳng hạn.

Nhóm nghiên cứu Phần Lan cũng nhận thấy có các đặc tính khác thường của các vi khuẩn nano, thí dụ như khả năng chúng tự thay đổi hình dạng trong khi cấy ghép, một đặc tính có tên là tính nhiều hình vốn khá hiếm hoi trong các thực thể sống. Các vi khuẩn nano được coi là có thể thay đổi hình dạng từ các thực thể hình cầu thành các màng hay cục chất liệu tinh thể. Chất khoáng ở đây chính là hydroxyapatite (apatit), một đa tinh thể bao gồm canxi, photphat, các chất khoáng có thể tìm thấy bất cứ nơi đâu trong thiên nhiên, kể cả trong xương các loài động vật có vú cũng như trong mai, vỏ của động vật không xương sống.
Các vi khuẩn nhỏ bé, tròn không chỉ bao phủ bởi các bức tường apatite mà còn thường được phát hiện ẩn nấp dưới các “lều tuyết” rộng hoặc các “giếng nước”, những từ mà các nhà khoa học dùng.
Trong nỗ lực kiếm tìm nguồn gốc của các vi khuẩn nano, nhóm nghiên cứu Phần Lan đã bất ngờ khi thấy sinh vật này ở trong hầu hết các chất dịch trong cơ thể con người cũng như động vật mà họ sử dụng làm thí nghiệm: như máu, nước bọt, nước tiểu… Và họ đã đi tới kết luận rằng các vi khuẩn nói trên có nguy cơ gây ra các bệnh trong cơ thể người liên quan tới sự phân bố bất thường khoáng chất như sỏi thận. Các nhà khoa học khác cũng đang tiến hành nghiên cứu xem liệu các vi khuẩn nano có liên quan tới những loại bệnh nguy hiểm như ung thư, xơ vữa động mạch, các chứng bệnh thoái hóa như viêm khớp, bệnh cứng da, đa xơ cứng, thần kinh ngoại biên, Alzheimer và ngay cả bệnh do virus gây ra như HIV/AIDS.
Các nghiên cứu ban đầu của nhóm Phần Lan cho thấy 14% người trưởng thành ở Bắc Âu đã có phản ứng dương tính với các kháng thể chống lại vi khuẩn nano. Các nhà khoa học khác, như Andrei P. Sommer thuộc Đại học Ulm (Đức) sau đó tiếp tục các nghiên cứu chứng minh rằng các vi khuẩn nano hoạt động như các mầm bệnh có khả năng lây lan, thậm chí là thủ phạm của các hiểm họa sức khỏe toàn cầu.
Tìm ra các cách hoạt động của vi khuẩn nano là mong muốn của bất cứ nhà khoa học nào. Những đặc tính thiên nhiên rất sơ khai và khác thường cũng như khả năng tồn tại ở mọi nơi của vi khuẩn nano đã gợi mở rằng chúng có thể giúp con người lý giải được nguồn gốc của sự sống, không chỉ trên Trái đất mà có thể ở bất cứ nơi đâu trong vũ trụ. Hơn thế nữa, chúng có thể đại diện cho một nguyên lý gây bệnh chung bởi đặc tính gắn kết với bất cứ nguyên nhân gây bệnh.
Vào năm 2000, nhóm nghiên cứu do John O. Cisar (Viện Nghiên cứu Sức khỏe Quốc gia) dẫn đầu đã thu được những hình ảnh khác nhau đầu tiên của vi khuẩn nano. Cisar nhận thấy rằng lipit phốt pho (phospholipids) – các chất khá phổ biến trong các tế bào màng – lại chứa cả calcium và phosphate, dẫn tới sự hình thành của các tinh thể photphat canxi (apatite). Các cục tinh thể nhỏ tới lượt chúng kết lại với nhau và trở thành thứ rất giống với vi khuẩn nano mà nhóm nghiên cứu Phần Lan đã miêu tả. Điều đáng chú ý là chính các tinh thể tròn này, khi quan sát lại thấy chúng tăng trưởng và sinh sôi nảy nở như là các sinh vật sống. Nhờ có sự hiện diện của các chuỗi axit nucleic được miêu tả trong các nghiên cứu về vi khuẩn nano trước đó, nghiên cứu của nhóm Cisar đã chứng tỏ rằng chính các chuỗi này được tìm thấy trong các bản đồ gene của vi khuẩn nói chung và chúng là nguyên nhân làm vấy bẩn các chất thử của phòng thí nghiệm cũng như các dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh. Từ đó, các cuộc tranh luận về vi khuẩn nano có vẻ lắng xuống.
Vào năm 2004, một nhóm nghiên cứu y học dẫn đầu bởi Virginia Miller và John C. Lieske tuyên bố họ đã tìm thấy các phần tử nano trong các mẫu máu bị canxi hóa trong đó không chỉ có ADN mà có cả ARN, các phần tử trung gian có trong mọi vật chuyên chuyển đổi ADN sang các protein tế bào. Chỉ trong một đêm, các tranh luận về vi khuẩn nano lại ồn ào trở lại.
Được coi như là các phiên bản của cơ chế mới tạo ra bệnh tật, kiểu như prion (các phần tử chứa protein gây ra các chứng bệnh như bò điên), vi khuẩn nano giờ được coi là mối nguy hiểm cho sức khỏe cộng đồng, nhưng cũng mở ra các con đường thênh thang cho các khả năng thương mại: sáng chế và bán các dụng cụ phát hiện cũng như phương pháp điều trị những căn bệnh do mầm bệnh tí hon gây ra.

Tìm kiếm sự sống Các nhà khoa học Phần Lan Olavi Kajander và Neva Çiftçiog˘ đã tuyên bố tìm ra các vi khuẩn kích cỡ nano vào năm 1998 trong photphat canxi. Trong các thực nghiệm do nhóm các nhà nghiên cứu Phần Lan tiến hành, các phân tử khoáng chất được nhân một cách từ từ và nuôi đến kích cỡ vào khoảng 20-500 nanomet trong các tế bào nuôi. Các cấu trúc hydroxit apatit trong các tế bào nuôi cấy được miêu tả trông giống những “cái giếng” hình thành từ các vi khuẩn nano do các khoáng chất tạo ra.

Nanobac OY, một công ty do các nhà khoa học Phần Lan lập ra đã khám phá ra các vi khuẩn nano “sống” đầu tiên và trở thành nhà cung cấp chính các bệnh phẩm, kháng thể nhằm phát hiện ra các vi khuẩn nano trong các tế bào ở người. Sau này, Nanobac Pharmaceuticals, một công ty đặt tại Florida đã mua lại Nanobac OY vào năm 2003 và trở thành nhà cung cấp thuốc chính cho các căn bệnh do vi khuẩn nano gây ra.

Tạo ra vi khuẩn nano
Hấp dẫn bởi các tuyên bố kỳ lạ và các lời phản đối về vi khuẩn nano, nhóm nghiên cứu của chúng tôi từ 2007 đã bắt đầu tiến hành một loạt thực nghiệm nhằm khảo sát tỉ mỉ lại các phân tử hóa học này và tìm hiểu vai trò sinh học tự nhiên của chúng. Trước khi bàn về trách nhiệm của các vi khuẩn nano này trong bệnh tật, chúng tôi nghĩ các nhà khoa học trước hết cần phân biệt đâu là các phân tử, đâu không phải là chúng và liệu chúng có thực sự là các sinh vật sống hay không. Để đi đến kết luận, chúng tôi tìm cách xem liệu các vi khuẩn nano có thể tái tạo được nhờ các chất liệu “chết” hay không.
Chúng tôi thử với các hợp chất chứa canxi đơn giản như canxi cacbonat (đá vôi) và photphat canxi bởi các chất này chứa những nguyên liệu tạo nên các tinh thể nano nói trên. Các tinh thể nano được sắp xếp cực kỳ trật tự, có cấu trúc hạt nhân giống như hình lăng trụ, với cấu trúc bề mặt dẹt và các góc sắc cạnh. Nếu chúng tăng trưởng với cấu trúc bị phá vỡ thì ngay lập tức, tính chất của chúng cũng sẽ thay đổi. Chúng tôi giả thiết là sử dụng các chất khoáng có chứa protein và các chất hóa học khác không có khoáng chất nhằm tạo ra sự thay đổi thứ tự chính xác vốn có của chúng để tạo ra các tinh thể và loại bỏ các chất khoáng không liên kết.
Chúng tôi cũng nghĩ rằng việc phá vỡ cấu trúc có tác dụng đơn giản là loại bỏ các thành phần khoáng tăng trưởng dưới dạng tinh thể. Điều đáng ngạc nhiên là các tập hợp khoáng này lại tiếp tục tăng trưởng và sinh sôi nảy nở như thể các phân tử, hay nói một cách chính xác hơn như các phân tử nano. Chúng tôi không hề mong đợi rằng các hợp chất đơn giản như vậy sẽ tạo ra các hình dạng tương tự như các phân tử nano, có các tế bào giống như tế bào vách và có khả năng tự phân chia như các vi khuẩn sống. Việc sử dụng các phân tử nano đơn giản này là để tạo ra các chất liệu cơ bản để tiếp tục tái dựng được các vi khuẩn nano sinh học hoàn chỉnh. Chúng tôi cố gắng tìm xem liệu toàn bộ các tính chất còn khá xa lạ kia của các vi khuẩn nano từng được các nhà khoa học đã miêu tả liệu có thể tái tạo lại được nhờ sự tương tác của các phân tử sinh học và cũng như các chất khoáng đơn giản. Và điều rõ ràng là các phân tử nano được tạo ra từ các hợp chất cacbonat và photphat thường có tính kết dính. Chúng nhanh chóng kết dính với bất cứ phân tử nào có được, kể cả đó là phân tử sắt, các chất hữu cơ (như hydrat cacbon), lipit và thậm chí cả ADN hay các axit nucleic khác. Việc kết dính với các nhóm chất này giúp ổn định sự tăng trưởng của các phân tử, tạo ra cho chúng các cấu trúc đồng bộ và thúc đẩy các phân tử canxi tiếp tục tăng trưởng, tạo ra các hình dạng phức tạp. Tuy vậy, có thể xảy ra hai tình huống khác nhau. Nếu có quá nhiều chất khoáng, các phân tử cuối cùng sẽ tạo thành apatit. Nhưng nếu bản thân hợp chất sinh học lại có quá nhiều khoáng thì chúng lại ngừng lại, tăng trưởng rất chậm và các phân tử tiếp tục kết dính để tạo ra nhiều hình dạng phức tạp khác.
Trong số các nhóm kết dính mà chúng tôi tiến hành nghiên cứu, kết quả thu được khá phức tạp nhưng thú vị: protein chính là các phân tử liên kết. Protein di chuyển khá tự do trong cơ thể. Một số protein như albumin hay fetuin-A có mặt rất nhiều trong máu lại chính là các chất kết dính canxi mạnh. Albumin riêng mình nó đã có khả năng hình thành một nửa lượng canxi trong huyết thanh máu. Còn Fetuin-A thì còn khác thường hơn ở việc liên kết thành canxi mà còn tạo ra cả các photphat canxi dưới dạng apatit mới hình thành.
Khả năng tạo thành các tinh thể apatit của các protein này đã được biết đến từ lâu bởi chúng giúp loại bỏ tình trạng tinh thể hóa và như vậy bảo vệ việc hình thành các khoáng chất không mong muốn trong các tế bào của cơ thể. Nếu coi việc toàn bộ các chất lỏng trong cơ thể, trong đó có cả máu thường chứa một lượng canxi và photphat rất lớn thì chúng ta cũng không thể hiểu được cái tiến trình hình thành canxi ngẫu hứng như đã nói. Sự bảo vệ các protein kia thực sự là điều cần thiết. Nếu không có chúng, các mạch máu sẽ trở nên cứng và việc hình thành xương sẽ diễn ra ở khắp mọi nơi.
Cùng lúc với chúng tôi, một nghiên cứu độc lập khác được tiến hành tại Trường Y khoa Marseille (Pháp), do Didier Raoult đứng đầu đã tìm được các bằng chứng về loại protein chính tìm thấy trong vi khuẩn nano có thể biến đổi thành Fetuin-A. Thực nghiệm sau này của chúng tôi cũng chứng minh được rằng Fetuin-A là một trong số vài protein chính được tìm thấy trong các phân tử nano canxi.
Một số nghiên cứu khác thì cho thấy Albumin, các protein liên kết từ lipit vốn có tên apoliprotein thường có mặt rất nhiều trong máu và toàn bộ chúng được biết là rất dễ liên kết thành canxi và apatit. Tóm lại, thử nghiệm của chúng tôi đã chứng minh rằng việc các phần tử nano tăng trưởng chỉ là sự cướp phá bất cứ protein có sẵn nào ở môi trường xung quanh để hình thành lên canxi và apatit. Chúng tôi cũng chứng tỏ được rằng các kháng thể mà Nanobac dùng để chẩn đoán bệnh (trong các dụng cụ chẩn bệnh) trên thực tế có tác dụng để tìm kiếm Fetuin-A và Albumin.

Điều gì thực sự đang xảy ra
Ngay cả khi các vi khuẩn nano ngày nay được chứng minh là có thể hình thành từ các phân tử nano tinh thể có trong các chất khoáng và các chất liệu thông thường thì chúng có thể vẫn giữ một vai trò quan trọng trong sức khỏe của con người. Chúng tôi tin rằng các phân tử giống như vi khuẩn nano được tạo ra từ một tiến trình tự nhiên có nhiệm vụ thông thường là bảo vệ cơ thể chống lại quá trình tinh thể hóa không mong muốn. Rất nhiều liên kết khoáng chất được tạo ra một cách ngẫu nhiên trong tự nhiên và chúng có xu hướng tinh thể hóa. Thí dụ như canxi thì rất dễ tập hợp thành cacbon và photphat để rồi sau đó lại kết thành tinh thể calxin và apatit.
Bất cứ phân tử có độ mịn cao nào, thí dụ như canxi hay tinh thể apatit mới hình thành từ protein, lipit hay các thành phần khác đều được nhìn nhận như các chất ức chế quá trình canxi hóa theo cái nghĩa là chúng có thể can thiệp trực tiếp vào tiến trình tinh thể hóa bằng cách kết dính các chất khoáng.
Trong cơ thể người, các canxi kết dính và các tinh thể mới hình thành từ protein cũng có mục tiêu phức tạp là tập hợp hoặc thải loại. Sự sắp xếp liên tục này của các chất khoáng nhằm bảo vệ tình trạng hình thành canxi một cách bất thường trong cơ thể, một cơ chế có thể tạo ra bệnh tật. Tuy vậy, rất nhiều protein vẫn tiếp tục cần cho cơ thể để liên kết các chất khoáng bởi khi các chất khoáng nhiều đến mức các protein ức chế chúng không nhận biết được, cơ chế ức chế có khả năng bị lấn át. Khi các chất khoáng làm bão hòa các điểm liên kết, các khoáng chất liên kết protein ngược lại trở thành các chất liệu để tạo ra nhiều tinh thể hơn nữa, tạo ra các tiến trình khác biệt và chúng không chỉ tạo ra các hiện tượng vi khuẩn nano mà còn tạo ra các quá trình canxi hóa bất thường, thí dụ như hình thành sỏi trong động mạch. Vì các chất này có thể gây ra bệnh, các vi khuẩn nano trước hết phải được xem xét như là một phần của chu kỳ lớn hơn cả cơ chế điều tiết canxi thông thường. Sự hình thành các khoáng protein phức tạp được miêu tả trên đây chắc chắn liên quan tới việc hình thành xương trong cơ thể con người. Chúng có thể liên quan tới các bệnh ốm vặt liên quan tới việc hình thành các canxi bất thường, do đó, các canxi được hình thành có thể là kết quả của các quá trình trao đổi chất bất thường khác ảnh hưởng tới sự ức chế hình thành khoáng chất cũng như sự sắp xếp khoáng chất trong cơ thể.
Vẫn còn quá sớm để biết được rằng làm thế nào những kiến thức thu được được dùng vào việc tạo ra các phương pháp điều trị bệnh. Khái niệm ức chế/gieo mầm có thể giải thích toàn bộ vấn đề về vi khuẩn nano. Bằng cách tăng trưởng kích cỡ nhờ quá trình kết hợp, các khoáng-protein hình cầu phát triển và có hình dạng con suốt và thậm chí trở thành các màng. Sự thay đổi hình dạng này hiện có thể được nghiên cứu và lý giải bằng các tương tác khoáng và protein đơn giản, với kết quả cuối cùng là sự khoáng hóa. Theo giả thiết của chúng tôi, các phân tử giống như vi khuẩn nano có thể phát triển trong các đĩa cấy bởi vì chúng thiếu cơ chế tự dọn dẹp như trong cơ thể của người. Những vi khuẩn nano miêu tả trong các tế bào nuôi cấy giờ có thể được coi là các sản phẩm đơn giản được tạo ra nhờ cơ chế trao đổi chất canxi bình thường dưới các điều kiện tĩnh.

Quản lý khoáng chất Các tập hợp phân tử giống như vi khuẩn nano có thể hình thành các lớp lắng đọng canxi trong các tế bào ở người bởi chúng vừa có thể hình thành từ các tương các khoáng-protein tự nhiên, là thủ phạm của lớp cao răng hoặc vỏ xương nhằm ngăn chặn tình trạng canxi hóa không mong muốn. Sự hình thành canxi bất thường ở tế bào thường có những triệu chứng, chứ không phải là nguyên nhân gây ra các bệnh tật. Tuy nhiên khi tình trạng canxi hóa bất thường gia tăng, nó có thể tạo ra các bệnh như sỏi thận chẳng hạn.

Toàn bộ các phân tử vi khuẩn nano mà chúng tôi tập hợp được từ máu và các chất dịch khác trong cơ thể đã cho thấy chúng được cấu tạo từ các thành phần hóa học đơn giản và có thể đoán trước được. Mỗi chất phản ánh trạng thái tự nhiên của các bộ phận xây dựng nên nó và thường có sẵn trong môi trường xung quanh. Nhờ thay đổi thành phần của môi trường xung quanh, chúng tôi có thể dễ dàng ngăn chặn sự hình thành của các vi khuẩn nano. Và giờ thì chúng ta có thể sản xuất ra những phân tử giống như vi khuẩn nano để tạo ra bất cứ loại thuốc điều trị bệnh nào. Tiếp tục khai phá theo hướng này, chúng tôi thấy có khả năng chế tạo ra toàn bộ một họ sinh học liên quan hoặc các cấu trúc ion phức tạp có cấu trúc tương tự mà chúng tôi đặt tên là bion. Bion có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau và chúng có thể bắt chước các hình dạng sinh học sống khác. Ngoài việc chứng tỏ tình trạng tự nhiên chết của các phân tử nano, chúng hứa hẹn sẽ làm sáng tỏ việc tại sao các nguyên liệu tạo ra chúng lại dựa vào chính những thành phần nano nhỏ bé mà chúng tạo ra, rồi kết hợp lại với nhau trong thiên nhiên.
Hiểu được cơ chế tại sao các phân tử nhỏ bé đó được tạo thành từ các chất khoáng phức tạp sẽ giúp chúng ta làm sáng tỏ được liệu thực sự đã có sự sống trên Trái đất cách đây hàng tỉ tỉ năm. Có thể nhận thấy rằng nhờ một tiến trình tự sinh sản giống như sự tăng trưởng của vi khuẩn nano, các chất khoáng phức tạp với các phân tử sinh học nhỏ bé sẽ tạo ra các thành phần tạo ra sự sống và tìm cách duy trì sự sống đó. Các chất khoáng hữu cơ phức tạp đó có thể phục vụ cho việc làm nơi cư trú và phân chia của các tiến trình sống sớm nhất có liên quan và có thể trở thành các trung tâm xúc tác rất cần thiết để khởi tạo cho tiến trình sự sống. Đây là một khả năng nghiên cứu khá thú vị mà hiện chúng tôi vẫn đang tiếp tục khám phá.
Chính cái phổ rộng của quá trình canxi hóa được tìm thấy trong tự nhiên đã khiến chúng ta giờ có thể hiểu được nhiều về những căn bệnh kinh niên trong bối cảnh tương tác phân tử giữa protein, lipit, khoáng chất và các yếu tố bí mật khác. Khác với các giả thiết đã được đưa ra trước đây, những hiểu biết hiện tại về các phân tử khoáng hữu cơ được hình thành một cách tự nhiên rất tinh vi sẽ cho phép các nhà khoa học tiếp tục tiến lên phía trước trên con đường khám phá làm thế nào mà các thực thể nhỏ bé này có thể tạo ra cuộc sống, dù rằng bản thân trong chúng không hề có sự sống.

Hoàng An dịch Scientific American 1.2010