Thuốc kháng sinh mà đại diện là penicillin đã tạo ra một cuộc cách mạng trong y học của loài người, đồng thời cứu sống rất nhiều người. Nhưng, vi khuẩn kháng thuốc có khả năng kháng lại thuốc kháng sinh, thường được gọi là "siêu vi khuẩn", đã xuất hiện và khiến việc điều trị y tế trở thành một vấn đề nghiêm trọng. Các chiến lược được chúng áp dụng thường là kết hợp với một loại vi khuẩn khác để lấy một số vật liệu di truyền, hoặc dựa trên đột biến gen qua nhiều thế hệ.
Và mới đây, một nhóm các nhà nghiên cứu đã quan sát thấy một cách mới đáng lo ngại mà vi khuẩn đã tìm ra để tránh kháng sinh trong cơ thể người. Đó là bằng cách thay đổi hình dạng, khiến chúng không còn chịu sự ảnh hưởng của thuốc kháng sinh.
Loại vi khuẩn này có tên là Caulobacter crescentus, đã được xác nhận là mới biến dạng và dung nạp được kháng sinh. Caulobacter crescentus là một loại vi khuẩn sống dưới nước được tìm thấy ở các sông hồ nước ngọt, được mệnh danh là "chủ nhân của chất kết dính mạnh nhất trong tự nhiên", vì nó là chất kết dính cực kỳ bền chắc và sống trên bề mặt những viên đá.
Caulobacter crescentus.
Một nhóm nghiên cứu do Shiladitya Banerjee, nhà sinh vật học tại Đại học Carnegie Mellon, Hoa Kỳ, đã sử dụng kháng sinh chloramphenicol để tìm hiểu cơ chế vi khuẩn phản ứng với môi trường có áp lực từ bên ngoài .
Nồng độ kháng sinh tiêm cho Caulobacter crescentus thấp hơn nồng độ gây chết, do đó Caulobacter crescentus không chết, nhưng tốc độ phát triển và sinh sôi bị chậm lại đáng kể. Ngoài ra, quan sát bằng kính hiển vi của Caulobacter crescentus thế hệ thứ 10 sau khi tiếp xúc với thuốc kháng sinh cho thấy loại vi khuẩn này đã thay đổi hình dạng. Cụ thể, cơ thể nó mở rộng và cong thành hình chữ C. Đây là một sự thay đổi đủ để cho phép tốc độ phát triển của vi khuẩn tăng lên mức gần như trước khi có chloramphenicol.
Dưới đây là hình ảnh so sánh Caulobacter crescentus (hàng trên) trước khi tiếp xúc với kháng sinh và Caulobacter crescentus (hàng dưới) sau khi tiếp xúc với kháng sinh. Caulobacter crescentus, đã tiếp xúc với thuốc kháng sinh trong một thời gian dài, có cơ thể hình chữ C với các tế bào cuộn tròn.
"Sử dụng các thí nghiệm đơn bào và mô hình lý thuyết, chúng tôi chứng minh rằng sự thay đổi hình dạng tế bào hoạt động như một chiến lược phản hồi để làm cho vi khuẩn thích nghi hơn với kháng sinh sống sót ", tác giả Shiladitya Banerjee cho biết. "Những thay đổi hình dạng này cho phép vi khuẩn vượt qua áp lực của thuốc kháng sinh và tiếp tục phát triển nhanh chóng."
Khi loại bỏ chất kháng sinh, vi khuẩn trở lại hình dạng thẳng và dài ban đầu sau vài thế hệ.
Các nhà nghiên cứu cho rằng sự gia tăng chiều rộng tế bào (và do đó gia tăng thể tích) giúp làm loãng lượng kháng sinh bên trong vi khuẩn, trong khi cả đường cong và chiều rộng tế bào có thể làm giảm tỷ lệ bề mặt so với thể tích, cho phép lượng kháng sinh đi qua bề mặt tế bào ít hơn.
Nhóm nghiên cứu viết: "Kết quả này cho thấy một phương thức thích ứng cơ học mới mà vi khuẩn có thể khai thác để chống lại thuốc kháng sinh và mở ra cánh cửa cho các nghiên cứu phân tử trong tương lai về vai trò của hình dạng tế bào trong phản ứng với kháng sinh".
Với tình trạng kháng thuốc kháng sinh và các 'siêu vi khuẩn' xuất hiện ở nhiều loài, từ người đến cá heo, việc hiểu cách vi khuẩn có thể kháng lại thuốc kháng sinh là vô cùng quan trọng. Bởi khi hiểu một điều đơn giản như hình dạng của tế bào ảnh hưởng như thế nào đến việc phơi nhiễm, cũng có thể giúp tránh được vô số cái chết có thể ngăn ngừa được .
Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Physics.
