Giải mã cách vi khuẩn thích nghi với vật chủ và lây nhiễm

Vi khuẩn rất phổ biến, chúng có thể lây nhiễm từ động vật sang người, gây ra nhiều loại bệnh và nhiễm trùng có thể nguy hiểm cho sức khỏe con người.

Mới đây, các nhà khoa học đã có những phát hiện mới về cách vi khuẩn thích nghi và lây nhiễm để tìm cách ngăn chặn.

Trong nghiên cứu mới, một nhóm các nhà khoa học đã quan sát cách một vi khuẩn thích nghi với môi trường và trong những trường hợp cho phép nó biến đổi để có thể lây nhiễm. Các nhà nghiên cứu do Matthias Horn từ Trung tâm Khoa học Hệ thống Môi trường và Vi sinh tại Đại học Vienna dẫn đầu.

Với sự trợ giúp của thiết bị thí nghiệm hiện đại, Horn và các đồng nghiệp của ông đã quan sát thấy một vi sinh vật tiến hóa trong thời gian thực, cho phép họ hiểu cách vi khuẩn thích nghi với vật chủ của nó, điển hình là các sinh vật đơn bào.

Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng vi khuẩn có thể trở nên dễ lây nhiễm hơn với những thay đổi trong biểu hiện gene và bộ gene, đặc biệt là các gene chịu trách nhiệm chuyển hóa vi khuẩn và các gene kiểm soát sự tương tác của vi khuẩn với vật chủ của nó.

Để đưa ra kết quả nghiên cứu mới nhất, các nhà nghiên cứu đã quan sát vi khuẩn parachlamydia, một chi của chlamydiae thường được tìm thấy trong nước hoặc đất và không lây nhiễm so với những người anh em họ hàng của chúng gây bệnh cho người. Quan sát kéo dài 14 tháng trong vật chủ đơn bào.

Horn và nhóm nghiên cứu đã giữ vi khuẩn trong hai điều kiện thí nghiệm khác nhau: Một cho phép vi khuẩn lây nhiễm sang vật chủ mới để tồn tại, trong khi nhóm kia chỉ có thể sinh sản trong tế bào vật chủ ban đầu. Nhóm nghiên cứu đã làm điều này để xác minh lý thuyết về sự phát triển khả năng lây nhiễm của sinh vật.

“Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng nếu vi khuẩn có thể tồn tại trong một tế bào chủ và đảm bảo rằng chúng tiếp tục sống trong các tế bào con của vật chủ khi tế bào chủ phân chia, thì khả năng lây nhiễm của chúng sẽ không thay đổi. Tuy nhiên, vi khuẩn ngày càng trở nên lây nhiễm khi chúng phải di chuyển từ tế bào chủ này sang tế bào chủ khác để tồn tại”, Paul Herrera, một trong những tác giả nghiên cứu cho biết.

Các nhà nghiên cứu cũng nghiên cứu gene của vi khuẩn khi nó bắt đầu quá trình tiến hóa của mình và một lần nữa sau 500 thế hệ tiến hóa. Họ phát hiện ra rằng hai nhóm gene khác nhau đáng kể ở 1.161 vị trí.

Tuy nhiên, chỉ những vi khuẩn phải chuyển sang vật chủ khác cho thấy những thay đổi đáng kể trong biểu hiện gene quan trọng đối với cơ chế lây nhiễm và các con đường trao đổi chất giúp chúng có thể sống bên ngoài vật chủ.

“Con đường lây truyền đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển khả năng lây nhiễm ở vi khuẩn phụ thuộc vào vật chủ. Sự gia tăng khả năng lây nhiễm dựa trên nhiều sự khác biệt về gene và những thay đổi lớn trong biểu hiện gene. Những thay đổi này dẫn đến việc các tế bào chủ trở nên dễ bị nhiễm bệnh hơn, tạo cơ hội tốt hơn cho vi khuẩn tồn tại bên ngoài tế bào chủ”, Horn giải thích thêm.