Trong một thế giới nóng hơn, con người đang gặp rất nhiều khó khăn từ dịch bệnh.
Giới khoa học lo ngại, nhiễm nấm có thể là đại dịch (pandemic) mới cho con người với những luận điểm thông qua bài viết "Humans are not prepared for a pandemic caused by fungal infections" (tạm dịch: Con người chưa sẵn sàng cho đại dịch từ nhiễm nấm) của National Geographic (Mỹ):
Ngày nay, nhiễm nấm rất phổ biến. Vì nấm ở khắp nơi. Chúng sống trong thực vật, nước, không khí và đất. Trong khi hầu hết các loại nấm này không gây hại, một số loại nấm có thể gây nhiễm trùng lớn trên cơ thể chúng ta.
Điều đáng nói là, các nhà khoa học ngày càng nhận ra rằng: Những thay đổi về môi trường và khí hậu ngày nay, cũng như việc lạm dụng thuốc diệt nấm trong nông nghiệp, đã thúc đẩy sự gia tăng các loại nấm có khả năng lây nhiễm sang người và giúp chúng tránh được một số loại thuốc được tạo ra để diệt chúng.
Tom Chiller, Trưởng Chi nhánh Bệnh Mycotic tại Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh Mỹ cho biết: "Điều chúng tôi lo lắng về thế giới nấm luôn luôn là khả năng gây bệnh cho người của chúng. Có rất nhiều thứ ngoài kia mà chúng tôi thậm chí còn không hiểu".
Cho đến nay, chỉ có khoảng 120.000 trong số 5.000.000 loài nấm đã được xác định — trong số đó, chỉ có vài trăm loài được biết là gây hại cho con người.
Điều đáng lo ngại là, những thay đổi về môi trường và khí hậu, cũng như việc lạm dụng thuốc diệt nấm trong nông nghiệp, đã giúp tạo ra một loại vi khuẩn có khả năng 'vô hiệu hóa' được "kho vũ khí" (từ hệ miễn dịch) mà con người sở hữu để chống lại chúng.
Một số ước tính đưa ra tỷ lệ tử vong trên quy mô toàn cầu do nhiễm nấm xâm lấn lên đến 50%, nghĩa là có 1,6 triệu ca tử vong, và tiêu tốn 7,2 tỷ USD chi phí y tế mỗi năm, mặc dù những con số này có thể bị đánh giá thấp do những thách thức liên tục để chẩn đoán chính xác các trường hợp.
Tại sao bây giờ các nhà khoa học lại ngại về đại dịch liên quan đến nấm như thế trong khi nấm đã tồn tại từ lâu trong y học?
Theo Tom Chiller, một số yếu tố đã đẩy nấm bệnh thành đại dịch hàng đầu - trong số đó có khả năng phát triển nhanh chóng của vi sinh vật, sự gia tăng của áp lực chọn lọc buộc chúng phải thích nghi; Cộng với số lượng người nhạy cảm với bệnh tật ngày càng tăng.
Thế giới rộng lớn của nấm
Tốc độ tiến hóa của nấm có thể khiến bạn giật mình.
Amelia Barber, nhà vi sinh vật học tại Viện Hans Knöll ở Đức, nhớ lại trường hợp của một bệnh nhân ung thư, người bị nhiễm nấm Candida glabrata trên da đã kháng lại echinocandin — một trong ba loại thuốc kháng nấm chính có sẵn — trong vòng vài ngày điều trị. "Chúng tôi nghĩ rằng sinh vật này thực sự là một phần của hệ vi sinh vật của cô ấy, và bằng cách cho thuốc dự phòng để bảo vệ cô ấy, nó đã có thể trở nên kháng thuốc và nhân giống".
Khi Amelia Barber giải trình tự gen của các mẫu nấm của bệnh nhân, cách nhau 12 ngày, cô ấy nhận thấy rằng loài nấm này đã mắc phải cả hai đột biến trước đây được biết là tạo ra khả năng kháng echinocandin cũng như các đột biến mới khác. Amelia Barber đoán rằng những điều chỉnh bổ sung này đã cho phép vi khuẩn sống trong máu sau khi nó lây lan từ da, nơi nó thường cư trú.
"Chúng tôi đưa ra giả thuyết rằng những thay đổi đó đã giúp nấm đối phó với môi trường dinh dưỡng mới và cũng bám trụ vì có nhiều dòng chảy trong máu so với da". Điều này cũng làm cho mầm bệnh trở nên độc hại hơn - có khả năng bám dính tốt hơn vào tế bào của vật chủ và giải phóng các chất để né tránh hệ thống miễn dịch của cơ thể người".
Độc lực [là phương thức để phát động quá trình nhiễm trùng và gây bệnh của vi sinh vật] này là nguyên nhân làm cho các bệnh nhiễm trùng do nấm xâm nhập trở nên nguy hiểm - trái ngược với các loại bệnh bề ngoài như nấm da chân hoặc tưa miệng.
Ảnh hiển vi điện tử quét màu của thể nấm Aspergillus fumigatus. Mặc dù vô hại đối với những người khỏe mạnh, nhưng nấm Aspergillus fumigatus có thể gây ra các biến chứng ở những người có các bệnh về đường hô hấp hoặc hệ thống miễn dịch suy yếu. Hít phải bào tử nấm Aspergillus fumigatus có thể dẫn đến nhiễm trùng phổi và phế quản, có thể gây tử vong trong một số trường hợp. (Nguồn: JUERGEN BERGER / SCIENCE PHOTO LIBRARY)
Các loại nấm hoành hành bài tiết chất độc phá hủy mô mà sau đó chúng có thể ăn - tương tự như cách chúng phân hủy chất hữu cơ như một phần của chu trình dinh dưỡng của hệ sinh thái.
Giống như vi khuẩn, nấm có thể khiến các cơ quan ngừng hoạt động do nhiễm trùng huyết, một phản ứng quá mức của hệ thống miễn dịch trước sự tấn công của vi sinh vật. Hoặc chúng có thể tạo thành những quả bóng nấm đẩy các cơ quan sang một bên. Sự kháng thuốc chỉ làm cho mọi thứ trở nên tồi tệ hơn: Tỷ lệ tử vong cao hơn 25% khi có mầm bệnh kháng thuốc kháng nấm.
Nấm gây bệnh chiếm một tỷ lệ đáng kể - lên đến 80% - trong tất cả các bệnh ảnh hưởng đến cây trồng, phá hủy một phần ba sản lượng cây trồng toàn cầu mỗi năm.
Ví dụ, nấm mốc xanh, chủ yếu tấn công táo và lê, có thể lây lan nhanh chóng qua trái cây, bắt đầu bằng các vết lõm mềm ở thịt và kết thúc bằng các bào tử màu xanh lục-lam rải rác dọc theo bề mặt.
Các khu rừng trên khắp châu Âu và Bắc Mỹ đã bị tàn phá bởi bệnh cây du Hà Lan (DED), một loại nấm lây lan nhờ sự hỗ trợ của bọ cánh cứng - có thể khiến cây đang khỏe mạnh nhanh chóng khô héo và chết.
Vấn đề nhức nhối là: Việc sử dụng tự do các loại thuốc diệt nấm để đối phó với những mối đe dọa này đã gây ra những hậu quả không lường trước được.
Marin Brewer, một nhà nghiên cứu bệnh thực vật tại Đại học Georgia (Mỹ), cho biết việc áp dụng một loại thuốc trừ nấm phổ biến, ví dụ như nấm azoles, đã tăng gấp 4 lần trong 10 năm qua. Tương tự như việc sử dụng kháng sinh trong chăn nuôi, các nhà sản xuất thuốc diệt nấm quảng bá sản phẩm của họ cho nông dân như một cách để tăng năng suất cây trồng, dẫn đến việc người nông dân sử dụng quá mức. Lâu dần, việc lạm dụng thuốc diệt nấm vô hình chung khiến nấm bệnh có khả năng kháng thuốc diệt nấm.
Câu chuyện này tiếp tục vấp phải một vấn đề lớn: "Vì việc phát triển các loại thuốc chống nấm mới là một quá trình kéo dài, tốn kém và phức tạp. Hơn nữa, do con người và nấm có chung nhiều gen và các quá trình sinh học. Vì vậy, những gì độc hại đối với nấm cũng thường ảnh hưởng đến con người chúng ta.
Nghĩa là, việc phát triển các loại thuốc diệt nấm mà thành phần đó vẫn còn tồn tại trong cơ thể người chúng ta là một thách thức. Hiện tại, chỉ có ba loại thuốc chống nấm chính có thể được sử dụng cho bệnh nhân" - Michelle Momany, nhà nghiên cứu bệnh học thực vật tại Đại học Georgia (Mỹ) nhận định.
Nấm là loài thích nghi bậc thầy
Mặc dù tỷ lệ đột biến trên mỗi thế hệ ở nấm thường thấp hơn so với vi khuẩn hoặc virus, nhưng nấm là loài thích nghi bậc thầy. Và nấm có hai công cụ chính: Vòng đời ngắn và trong một số trường hợp, có khả năng sinh sản hữu tính và vô tính.
Nhiều thế hệ nấm mọc lên và giảm xuống trong vài giờ, vì vậy các đột biến có thể hình thành nhanh chóng. Nhưng đối với Marin Brewer, những loại nấm có thể sinh sản cả hữu tính và vô tính mới khiến cô sợ hãi vì chúng có tiềm năng tiến hóa cao nhất.
"Nấm có thể sinh ra khả năng kháng một loại thuốc diệt nấm phát triển ở một cá thể này; và khả năng kháng thuốc diệt nấm khác phát triển ở một cá thể khác. Sau đó, chúng có thể tập hợp những sức đề kháng đó lại với nhau thông qua quá trình sinh sản hữu tính và rồi bùng nổ bên trong nạn nhân" - Marin Brewer nói.
David Fitzpatrick, một nhà nghiên cứu về nấm tại Đại học Maynooth ở Ireland bổ sung: Một khi có đột biến đó, gen chứa nó có thể được nhân đôi nhiều lần, khuếch đại sức đề kháng của nấm. Hoặc một loại nấm có thể thừa hưởng toàn bộ nhiễm sắc thể phụ với nhiều đột biến, giúp nó tồn tại trong môi trường khắc nghiệt".
Thậm chí, "nấm có thể đang phát triển để phù hợp với một hành tinh đang nóng lên" - Arturo Casadevall, một nhà vi sinh vật học và nhà miễn dịch học tại Johns Hopkins cho biết.
Hầu hết chúng ta không nhận ra rằng nhiệt độ cơ thể là một thành phần của hệ thống bảo vệ vi sinh vật. Nhưng thực tế là chúng ta rất nóng so với môi trường, có nghĩa là nhiều sinh vật không thể phát triển ở nhiệt độ cơ thể con người. Ông ước tính rằng hơn 90% các loài nấm không thể tồn tại ở nhiệt độ gần 37 độ C, thay vào đó là nhiệt độ từ 25 đến 30 độ C.
Tuy nhiên, khi nhiệt độ Trái Đất ấm hơn trở nên thường xuyên hơn, thì điều này đang thay đổi. "Tôi lo lắng về các sinh vật ngoài kia, chứa đầy các yếu tố độc lực, có thể phát triển ở môi trường không khí nóng 34, 35 độ C".
Candida auris là ví dụ đầu tiên về một loại nấm gây bệnh chưa từng được biết đến trước đây xuất hiện do hậu quả trực tiếp của biến đổi khí hậu. Bắt đầu từ năm 2012, Candida auris gần như xuất hiện đồng thời ở ba lục địa - sẵn sàng chống lại các cuộc tấn công của thuốc kháng nấm và xâm nhập nạn nhân của nó.
Nấm Candida auris xuất hiện do hậu quả trực tiếp của biến đổi khí hậu. (Ảnh: Ucsfbenioffchildrens.org).
"Sinh vật này đang tồn tại ngoài đó, đã kháng thuốc, và nó có khả năng tồn tại ở nhiệt độ cao hơn" - Arturo Casadevall nói.
Hiện tại, cơ chế loài nấm thích ứng với nhiệt này vẫn chưa được biết rõ và là chủ đề của các nghiên cứu khoa học trên thế giới.
Nấm gây bệnh vẫn là những loài cơ hội - mối nguy hiểm của chúng chủ yếu chỉ giới hạn ở những nhóm dân cư dễ bị tổn thương, bao gồm cả người suy giảm miễn dịch và người cao tuổi.
Tuy nhiên, sự nguy hiểm của nấm bệnh đó là chúng không ngừng phát triển để thích nghi.
Nấm tồn tại ở xung quanh chúng ta và đóng một vai trò quan trọng trong hệ sinh thái của Trái Đất - vì vậy mục tiêu là cùng tồn tại, thay vì tiêu diệt. Có lẽ, chúng ta nên tiếp cận việc sử dụng thuốc diệt nấm một cách cẩn thận hơn. Chỉ sử dụng chúng khi thực sự cần và sử dụng một cách hiệu quả, chứ không nên phun thuốc bừa bãi.
Tom Chiller, Trưởng Chi nhánh Bệnh Mycotic tại Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh Mỹ khẳng định: Tại CDC, chúng tôi đang làm việc chủ động để có những dữ liệu về những rủi ro của nấm đối với sức khỏe con người, đồng thời tính đến tầm quan trọng của thuốc diệt nấm đối với nguồn cung cấp thực phẩm toàn cầu, để nấm bệnh không trở thành đại dịch tàn phá cây cối và sức khỏe con người chúng ta. Để giúp con người 'sẵn sàng' hơn khi đối mặt với bất cứ đột biến gây hại nào của nấm bệnh!