Một Công Cụ Chống Siêu Vi Khuẩn Được Phát Hiện Sâu Trong Sa Mạc năm 2025

Ở phía bắc Trung Quốc, nơi Sa Mạc Gobi gặp Dãy Núi cao nguyên Tây Tạng, có một khu vực rộng lớn với những đồng cát sóng sánh, núi đá và đỉnh núi trần. Mùa đông ở đây kéo dài và khắc nghiệt, với nhiệt độ giảm xuống dưới -25 độ C, và lượng mưa rải rác đến nỗi chỉ có những loài đã thích nghi tốt mới có thể tồn tại. Trong nhiều thập kỷ, các nhà nghiên cứu đã mạo hiểm đến đây để tìm kiếm sự sống có thể tồn tại trong môi trường khắc nghiệt này.

Gần đây, họ đang săn lùng một cái gì đó cụ thể. Các nhà khoa học tin rằng các hợp chất sống trong môi trường khắc nghiệt có thể giúp chống lại mối đe dọa cấp bách và ngày càng tăng về vi khuẩn kháng kháng sinh, mà ngày càng trở nên nguy hiểm hơn. Đánh giá toàn diện đầu tiên về tác động của chúng, được công bố vào đầu năm nay, ước tính rằng vi khuẩn kháng thuốc trực tiếp đã giết hơn một triệu người vào năm 2019 và đã đóng một vai trò trong cái chết của nhiều triệu người khác trong năm đó.

Một cách để đối phó với mối đe dọa này là tìm kiếm các loại kháng sinh mới—chất mà vi khuẩn chưa có cơ hội trở nên kháng thuốc—và chính vi khuẩn là một nguồn tốt cho chúng. Nhiều loại thuốc chúng ta sử dụng ngày nay là các chất mà vi khuẩn sản xuất để tự bảo vệ khỏi các vi sinh vật khác. Do đó, nhiều nghiên cứu tập trung vào việc tìm kiếm vi khuẩn mới có tính chất kháng khuẩn—vì vậy mới có chuyến đi vào sa mạc.

“Ý tưởng là càng khắc nghiệt điều kiện, càng buộc các hợp chất sống phải tiến hóa và thích ứng,” nói Paul Dyson, một chuyên gia vi khuẩn phân tử tại Trường Y học Đại học Swansea ở Vương quốc Anh. Nơi điều kiện khắc nghiệt đồng nghĩa với sự cạnh tranh cao để tồn tại, bạn sẽ tìm thấy vi khuẩn sản xuất các hệ thống phòng thủ mạnh mẽ hơn trước đối thủ của chúng, lý thuyết điều này nói.

Và ở sâu trong sa mạc, Dyson và các đồng nghiệp tại Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã phát hiện một loại vi khuẩn thực sự có lợi và có thể biến đổi quá trình khám phá kháng sinh chính nó.

Năm 2013, các đồng nghiệp Trung Quốc của Dyson đã phân lập một loại vi khuẩn Streptomyces trước đây chưa biết tới mà họ đã phát hiện ở phía nam rất xa của Sa Mạc Gobi, ở một khu vực được gọi là Cao nguyên Alxa. Sau khi giải mã gen của vi khuẩn, họ phát hiện rằng nó không chỉ sản xuất kháng sinh giết chết các vi khuẩn khác, mà còn phát triển rất nhanh so với các loại Streptomyces đã biết trước đó.

Giải mã cũng tiết lộ rằng vi khuẩn sa mạc này sở hữu một gen tRNA (transfer RNA) chưa từng thấy trước đó. Đây là một phân tử cho phép hữu cơ đọc nguyên liệu gen của họ và, qua đó, xây dựng các phân tử khác mà họ cần để tồn tại. Dyson và đội ngũ của ông nhanh chóng nhận ra rằng gen tRNA mới phát hiện này kích thích các công tắc phân tử điều khiển sản xuất kháng sinh hiệu quả hơn nhiều so với vi khuẩn sản xuất kháng sinh thông thường.

Các phát hiện này, được công bố trong tạp chí Nucleic Acids Research, có thể rất hữu ích trong cuộc tìm kiếm các phương pháp điều trị mới. Nếu các nhà khoa học phát hiện một vi khuẩn mới có vẻ tạo ra một chất có thể được sử dụng như một loại thuốc, nhưng không sản xuất nhiều (như thường là trường hợp), có một công cụ có thể làm cho nó trở nên hiệu quả hơn nhiều. “Tôi mạnh mẽ tin rằng đây là một chiến lược rất đơn giản để tích hợp vào bất kỳ chương trình khám phá kháng sinh mới nào”, Dyson nói.

Piddock đồng ý. Việc khiến vi khuẩn sản xuất lượng lớn các chất kháng sinh “sẽ làm tăng sự quan tâm của các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực này” và có tác động tích cực đối với sức khỏe con người, cô nói. “Điều này nên giúp họ phát hiện ra các loại kháng sinh mới có thể là cơ sở của các loại thuốc mới để điều trị nhiễm trùng.”

Điều này là tin tốt, vì hiện tại Ngân hàng Thế giới ước tính rằng sự kháng kháng (AMR) là một trong những mối đe dọa lớn nhất đối với sức khỏe toàn cầu, an ninh lương thực và phát triển. Theo một báo cáo đáng lo ngại của Liên Hợp Quốc năm 2019, nếu không có biện pháp nào để chống lại những siêu vi khuẩn lây lan này, mỗi năm có thể có 10 triệu người chết vì các bệnh kháng thuốc vào năm 2050. Điều đáng lo ngại là việc sử dụng kháng sinh tăng lên trong thời kỳ đại dịch (để bảo vệ bệnh nhân Covid-19 khỏi nhiễm trùng phụ) đã làm tăng kháng thuốc.

Sự kháng thuốc xảy ra khi vi khuẩn liên tục tiếp xúc với kháng sinh và tiến hóa cách chống chọi chúng. Hiện tượng này trở nên tồi tệ và nhanh chóng hơn do việc sử dụng và lạm dụng kháng sinh ở cả người và gia súc—bao gồm cả khi người ta sử dụng kháng sinh cho các bệnh virus (chúng chỉ hoạt động chống lại vi khuẩn) và khi gia súc khỏe mạnh khác nhau được đặt cho chúng để ngăn chặn bệnh tật.

“Ở bất kỳ điểm nào, việc ngăn chặn hoàn toàn sự kháng thuốc là không thể, vì đó là một hiện tượng tự nhiên, nhưng tốc độ và mức đe doạ có thể được giảm nhẹ và kiểm soát,” nói Hatim Sati của Bộ phận Kháng thuốc tại Tổ chức Y tế Thế giới.

Vi khuẩn sa mạc của Dyson là một loài có thể giúp đỡ, nhưng cũng có nhiều loài khác đã thích nghi với môi trường cực kỳ khắc nghiệt cũng có thể cung cấp một lối ra. Được đặt tên là extremophiles, những sinh vật này đã được phân lập từ một số nơi không thể sống được nhất trên Trái đất: núi lửa dưới nước, bọt biển sâu, và giữa cát của nơi khô nhất trên trái đất. Các môi trường này có nhiệt độ cao hoặc thấp cực kỳ, độ pH, áp suất hoặc độ mặn, hoặc sự kết hợp của tất cả những yếu tố này.

Một vài năm trước, Dyson là một phần của một đội khác đã phát hiện ra một số loài mới của Streptomyces ở Cao nguyên Boho ở Bắc Ireland, một khu vực nổi tiếng với đa dạng sinh học của mình. Cảnh quan được tạo thành từ đá vôi, đất ngâm nước cực kỳ axit và đồng cỏ kiềm, và những thách thức từ những đặc điểm này—như ở Sa mạc Gobi—tạo ra môi trường độc đáo cho vi khuẩn mạnh mẽ có khả năng tiến hóa. Trong hàng thế kỷ, đất đó—mà Druids chiếm đóng cách đây 1.500 năm—đã nắm giữ một danh tiếng thần bí, với đất đặc biệt nổi tiếng về sức khỏe và sức chữa lành của nó, thường được sử dụng trong các nước cô đặc và để điều trị vết thương.

Gerry Quinn, một nhà khoa học trong đội ngũ đã từng sống ở Boho, nói rằng chú ruột của ông là một người chữa trị địa phương ở khu vực và được biết đến là giữ bí mật chữa trị cho một số bệnh. “Luôn có những câu chuyện về những người có ‘bí quyết,’” Quinn nói. “Đó thực sự là một bí mật được giữ chặt về một loại thuốc được truyền đời này sang đời sau, với các quy tắc rất nghiêm ngặt. Bạn không thể bán bí quyết, bạn không thể lừa dối người tìm kiếm bí quyết, và bạn phải làm đúng như bạn được học.”

Nhớ lại những chuyện thần thoại như vậy, Quinn quay trở lại vùng đất nơi ông trước đây hái cỏ và thay vào đó lấy mẫu vi khuẩn. Các nhà khoa học phát hiện ra rằng một trong các dòng vi khuẩn, mà đội ngũ đã đặt tên là Streptomyces sp. myrophorea, có khả năng chống lại bốn trong số sáu chủng vi khuẩn kháng thuốc kháng thụ động, bao gồm cả MRSA.

Quan trọng lưu ý rằng việc phát hiện ra những vi sinh vật này chỉ là bước đầu tiên trong quá trình phát triển các loại thuốc kháng sinh mới. Rất ít chất mới được phát hiện sẽ trở thành một loại thuốc, có thể vì độc tố đối với con người hoặc một loạt các yếu tố khác. Và ngay cả khi vượt qua những rào cản đó, nhiều năm thử nghiệm lâm sàng sẽ tiếp theo.

Tuy nhiên, Dyson hy vọng rằng chìa khóa để vượt qua kháng thuốc kháng sinh đang tồn tại trong tự nhiên, và với gene tRNA mới được phát hiện, các nhà khoa học sẽ có thể tận dụng tối đa những điều mới phát hiện. Tuy nhiên, hiện tại, việc tìm kiếm các vi khuẩn triển vọng vẫn đang diễn ra—điều đó có nghĩa là các nhà nghiên cứu sẽ tiếp tục phiêu lưu vào những môi trường cực đoan nhất trên Trái đất.