Vi khuẩn không chỉ truyền gen từ tế bào mẹ sang tế bào con, mà còn trao gen trực tiếp cho nhau, kể cả giữa những loài khác nhau. Chúng làm vậy theo ba con đường chính: nhặt những mảnh ADN trôi nổi trong môi trường, nối một chiếc cầu nhỏ để chuyền vòng gen sang nhau, và nhờ virus chở hộ. Hiện tượng này gọi là chuyển gen ngang, và nó là lý do gen kháng kháng sinh lan nhanh đến vậy.
Chào bạn, đây là Nhà Sinh Học. Con người phải chờ một thế hệ mới truyền được gen cho con. Vi khuẩn thì như những người hàng xóm chuyền tay nhau công thức nấu ăn qua hàng rào. Tập này mình kể vì sao điều ấy vừa kỳ diệu vừa đáng lo.
Thí nghiệm với con chuột và một chất biến hình
Năm một nghìn chín trăm hai mươi tám, bác sĩ người Anh Frederick Griffith nghiên cứu vi khuẩn gây viêm phổi. Ông có hai dòng: một dòng có vỏ bọc, tiêm vào chuột thì chuột chết; một dòng không vỏ, vô hại.
Ông đun chết dòng độc rồi tiêm, chuột sống. Nhưng khi trộn dòng độc đã chết với dòng vô hại còn sống rồi tiêm, chuột lại chết, và từ máu chuột ông thu được vi khuẩn sống có vỏ. Có một thứ gì đó từ xác vi khuẩn độc đã biến dòng vô hại thành dòng độc.
Griffith gọi thứ đó là nguyên tố biến hình mà không biết bản chất. Năm một nghìn chín trăm bốn mươi tư, nhóm nghiên cứu của Oswald Avery ở Mỹ chứng minh nó là ADN. Đây là một trong những bằng chứng đầu tiên cho thấy ADN mang thông tin di truyền.
Con đường vi khuẩn nhặt ADN từ môi trường như vậy gọi là biến nạp. Một số vi khuẩn sống tự nhiên đã có khả năng này.
Ba con đường trao gen của vi khuẩn
Con đường thứ nhất là biến nạp như vừa kể: vi khuẩn chết đi, vỡ ra, để lại mảnh ADN trong môi trường, và vi khuẩn khác nhặt lấy, ghép vào bộ gen của mình.
Con đường thứ hai là tiếp hợp. Nhiều vi khuẩn mang những vòng ADN nhỏ tách khỏi bộ gen chính, gọi là plasmid. Một vi khuẩn có thể vươn một ống nhỏ sang vi khuẩn bên cạnh và chuyền một bản sao plasmid qua đó. Plasmid giống như một chiếc thẻ nhớ chứa vài gen hữu ích, cắm được vào máy khác.
Con đường thứ ba là tải nạp. Có những virus chuyên nhiễm vi khuẩn, gọi là thực khuẩn thể. Khi lắp ráp virus mới trong một vi khuẩn, đôi khi chúng đóng gói nhầm một đoạn gen của vi khuẩn ấy, rồi mang sang vi khuẩn tiếp theo mà chúng nhiễm.
Ba con đường này làm cho cây phả hệ của vi khuẩn không còn là một cái cây đơn giản, mà giống một tấm lưới với nhiều nhánh đan chéo nhau.
Vì sao gen kháng kháng sinh lan nhanh?
Gen giúp vi khuẩn chịu được kháng sinh thường nằm trên plasmid. Khi một vi khuẩn có plasmid kháng thuốc sống cạnh nhiều vi khuẩn khác, trong ruột, trong nước thải bệnh viện, trong chuồng trại, nó có thể chuyền plasmid đó sang những loài hoàn toàn khác.
Kháng sinh dùng tràn lan đóng vai trò cái sàng: diệt những vi khuẩn không có gen kháng, giữ lại những con có. Một plasmid đôi khi mang cùng lúc nhiều gen kháng nhiều loại thuốc, nên một lần chuyền là vi khuẩn nhận ngay khả năng kháng cả loạt thuốc.
Đó là cách những vi khuẩn kháng nhiều thuốc, báo chí hay gọi là siêu vi khuẩn, xuất hiện ở bệnh viện khắp thế giới. Tổ chức Y tế Thế giới coi kháng kháng sinh là một trong những mối đe doạ lớn với sức khoẻ toàn cầu.
Vì chuyển gen ngang, việc một người dùng kháng sinh sai không chỉ ảnh hưởng tới chính họ, mà góp phần nuôi kho gen kháng thuốc chung của cả cộng đồng.
Mỗi người làm được gì?
Chỉ dùng kháng sinh khi bác sĩ kê đơn, dùng đúng liều, đúng thời gian theo hướng dẫn. Không tự mua kháng sinh khi bị cảm, sổ mũi, vì phần lớn những bệnh này do virus gây ra và kháng sinh không có tác dụng.
Không dùng lại kháng sinh thừa của lần trước, không cho người khác dùng thuốc của mình. Mỗi loại kháng sinh nhắm vào những vi khuẩn nhất định, và đơn thuốc là cho một người, một bệnh cụ thể.
Trong chăn nuôi, việc lạm dụng kháng sinh để phòng bệnh hay kích thích tăng trưởng cũng góp phần tạo ra gen kháng thuốc. Nhiều nước, trong đó có Việt Nam, đã có quy định hạn chế việc này.
Rửa tay, tiêm phòng đầy đủ, ăn chín uống sôi giúp giảm số lần nhiễm khuẩn, tức giảm số lần phải dùng kháng sinh. Đó là cách gián tiếp nhưng hiệu quả nhất.
Mặt tích cực của chuyển gen ngang
Chuyển gen ngang không chỉ là chuyện xấu. Nó giúp vi khuẩn thích nghi rất nhanh với môi trường mới, như học cách phân giải một chất ô nhiễm. Các nhà khoa học tận dụng điều này để xử lý nước thải, dầu tràn.
Những công cụ sinh học phân tử hiện đại cũng mượn từ thế giới vi khuẩn. Plasmid là phương tiện quen thuộc để đưa gen vào vi khuẩn sản xuất insulin cho người bệnh tiểu đường. Hệ thống mà vi khuẩn dùng để chống lại virus đã được biến thành công cụ chỉnh sửa gen, đoạt giải Nobel Hoá học năm hai nghìn hai mươi.
Ngay cả bộ gen người cũng mang dấu vết của những lần chèn gen từ virus cổ, như mình kể ở tập về bộ gen. Ranh giới giữa các loài ở cấp vi sinh mềm hơn nhiều so với ta tưởng.
Lần tới bác sĩ dặn uống kháng sinh đủ ngày, bạn sẽ hiểu đằng sau lời dặn ấy là cả một mạng lưới vi khuẩn đang chuyền tay nhau những bí kíp sinh tồn.
Câu hỏi thường gặp
Ngưng kháng sinh sớm khi đã đỡ có sao không?
Thời gian dùng kháng sinh được bác sĩ tính cho từng bệnh. Tự ý ngưng hay kéo dài đều không nên; có thắc mắc thì hỏi lại bác sĩ hoặc dược sĩ đã kê đơn.
Vi khuẩn có chuyển gen cho tế bào người không?
Chuyển gen ngang từ vi khuẩn vào tế bào người là cực kỳ hiếm và không phải cách gen kháng thuốc gây hại cho người. Mối lo nằm ở chỗ vi khuẩn gây bệnh nhận được gen kháng thuốc.
Plasmid có ở tế bào người không?
Plasmid tự nhiên chủ yếu có ở vi khuẩn và một số nấm men. Tế bào người không mang plasmid theo nghĩa đó.
Vì sao kháng sinh không chữa được cảm cúm?
Vì cảm cúm do virus gây ra, mà kháng sinh nhắm vào cấu trúc riêng của vi khuẩn. Dùng kháng sinh khi không cần chỉ tạo thêm cơ hội cho vi khuẩn kháng thuốc phát triển.
Có thể dùng virus để diệt vi khuẩn kháng thuốc không?
Đây là hướng nghiên cứu gọi là liệu pháp thực khuẩn thể, dùng virus chuyên nhiễm vi khuẩn. Một số nơi đã dùng trong trường hợp đặc biệt, nhưng phần lớn vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu.
