Cách vi khuẩn phát triển: Khác biệt tiến hóa mở ra hướng mới trong cuộc chiến chống nhiễm trùng

18/07/2025

Các loài vi khuẩn có họ hàng gần nhau lại sử dụng những chiến lược khác nhau để xây dựng thành tế bào – một phát hiện mới của nhóm nghiên cứu quốc tế do giáo sư vi sinh học Yves Brun tại Đại học Montréal (Université de Montréal) dẫn dắt.

"Sự khác biệt trong vị trí của enzym PBP2 ở A. excentricus và C. crescentus và mối liên hệ của nó với quá trình tổng hợp peptidoglycan đang hoạt động."
Nguồn: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-60005-y

Phát hiện này – vừa được công bố trong tháng 6 trên tạp chí Nature Communications – được kỳ vọng sẽ góp phần định hướng những phương pháp mới trong cuộc chiến chống lại tình trạng kháng kháng sinh.

Cùng với các đồng nghiệp từ khoa của mình, Viện Nghiên cứu Khoa học Quốc gia (Institut national de la recherche scientifique) và Đại học Indiana, nhóm của Brun đã sử dụng kỹ thuật hiển vi tiên tiến và các đầu dò huỳnh quang để theo dõi sự phát triển của vi khuẩn. Kết quả cho thấy sự đa dạng bất ngờ trong các mô hình kéo dài thành tế bào, tập trung vào quá trình tổng hợp peptidoglycan – một thành phần quan trọng trong thành tế bào và là mục tiêu chính của nhiều loại kháng sinh, bao gồm cả penicillin.

“Trước đây, người ta vẫn nghĩ đây là một quá trình tương đối đồng nhất. Nhưng thực tế, nó lại biến thiên rất nhiều, ngay cả giữa các loài có quan hệ rất gần gũi,” giáo sư Brun – tác giả chính của nghiên cứu – cho biết. “Chính sự khác biệt này có thể là những ‘điểm yếu’ mới, từ đó mở ra cơ hội phát triển các loại kháng sinh mới.”

Nghiên cứu tập trung vào họ vi khuẩn Caulobacteraceae. Các nhà khoa học đã so sánh loài Caulobacter crescentus – một sinh vật mô hình điển hình – với loài họ hàng gần là Asticcacaulis excentricus. Trong khi loài đầu tiên kéo dài thành tế bào theo hướng hai chiều từ trung tâm, thì loài thứ hai chỉ phát triển về một phía – cụ thể là về một đầu tế bào. Sự khác biệt này đi kèm với sự thay đổi vị trí của enzym PBP2 – một mục tiêu quen thuộc của nhiều loại kháng sinh.

Nhưng đó chưa phải tất cả. Marie Delaby – đồng tác giả đầu tiên, hiện là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ trong phòng thí nghiệm của Brun – cho biết: “Chính khi quan sát thấy sự khác biệt tiến hóa bất ngờ giữa các loài vi khuẩn gần nhau, chúng tôi nảy ra ý tưởng kiểm tra xem liệu cơ chế kéo dài thành tế bào có thay đổi theo môi trường hay không. Và đúng như vậy – dữ liệu mới mà chúng tôi thu thập được sau khi nộp bài báo cho thấy những cơ chế này không chỉ do yếu tố di truyền quyết định, mà còn có thể điều chỉnh tùy theo điều kiện môi trường. Điều này cho thấy rằng nghiên cứu tiến hóa không chỉ đơn thuần để tái dựng lịch sử của vi khuẩn. Nó còn giúp phát hiện ra những biến thể ít được biết đến – và điều đó rất hữu ích để hiểu rõ hơn cũng như tìm cách đối phó với tình trạng kháng kháng sinh.”

Những quan sát của nhóm nghiên cứu cho thấy một số loài vi khuẩn có thể chủ động điều chỉnh cách phát triển của mình tùy theo ngữ cảnh, từ đó gây khó khăn cho các phương pháp điều trị hiện tại. Bằng cách tính đến khả năng "linh hoạt" (plasticity) này, các nhà khoa học hy vọng sẽ góp phần xây dựng chiến lược điều trị phù hợp hơn với từng điều kiện môi trường cụ thể.

“Chúng ta cần từ bỏ suy nghĩ rằng quá trình tổng hợp thành tế bào vi khuẩn là một mục tiêu cứng nhắc, mang tính phổ quát,” giáo sư Brun kết luận. “Đó là một quá trình linh động hơn nhiều so với những gì ta từng nghĩ – chịu ảnh hưởng bởi cả tiến hóa và môi trường. Nhận thức này sẽ làm phong phú thêm các phương pháp phát triển điều trị mới.”

Nguồn tin: https://phys.org/news/2025-07-bacteria-evolutionary-differences-ways-combat.html