Vi khuẩn đã biết thay hình đổi dạng để tránh thuốc kháng sinh?

Mới đây, một nhóm các nhà nghiên cứu phát hiện ra nhiều loại vi khuẩn đang tự thay đổi hình dạng để chống lại thuốc kháng sinh.

"Chúng tôi nhận thấy rằng các vi khuẩn Caulobacter crescentus có thể phục hồi tốc độ phát triển trước khi kích thích và trải qua những thay đổi đáng kể về hình dạng tế bào. Sau khi loại bỏ kháng sinh, các vi khuẩn sẽ phục hồi dạng ban đầu qua nhiều thế hệ", các nhà nghiên cứu cho biết.

So sánh sự phát triển của Caulobacter crescentus khi tiếp xúc với kháng sinh (dưới cùng) và không.

Vào năm 2019, một nhóm các nhà nghiên cứu khác đã phát hiện ra một điều tương tự, đó là vi khuẩn đang thay đổi hình dạng thành một thứ gì đó sặc sỡ hơn để tránh bị kháng sinh nhắm vào.

Nhưng trong trường hợp đó, vi khuẩn đã phá hủy toàn bộ thành tế bào của chúng để tránh xa thuốc, trong khi trong nghiên cứu này, các nhà khoa học phát hiện ra rằng thành tế bào vẫn nguyên vẹn, nhưng bị kéo giãn ra khá nhiều để tạo thành hình chữ C mới.

Để tìm ra điều này, một nhóm nghiên cứu từ Đại học Carnegie Mellon, Đại học London và Đại học Chicago đã lấy vi khuẩn C. crescentus - thường được tìm thấy trong các hồ và suối nước ngọt - thêm một lượng nhỏ kháng sinh phổ rộng chloramphenicol và sau đó quan sát vi khuẩn phát triển, phân chia.

Lượng kháng sinh không đủ để tiêu diệt hầu hết các vi khuẩn, nhưng nó đã làm chậm tốc độ phát triển của chúng.

Sau khoảng 10 thế hệ tiếp xúc với lượng kháng sinh thấp, C. crescentus bắt đầu thay đổi, mở rộng và cong thành hình chữ C. Đây là một sự thay đổi đủ để tốc độ phát triển của vi khuẩn tăng lên mức gần như trước khi có chloramphenicol.

"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 còn sót lại. 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", nhà vật lý sinh học Shiladitya Banerjee cho hay.

Khi loại bỏ chất kháng sinh, vi khuẩn trở lại hình dạng thẳng dài ban đầu sau vài thế hệ.

Các nhà nghiên cứu cho rằng sự gia tăng chiều rộng tế bào và 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 ít kháng sinh qua bề mặt tế bào hơn.

Nhóm nghiên cứu nhấn mạnh: "Kết quả này gợi ý 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 kháng sinh".

Với tình trạng kháng thuốc kháng sinh và "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.