Vi khuẩn nano có phải là sinh vật sống hay không?

Các phân tử cực nhỏ được gọi là vi khuẩn nano đã làm rối trí các nhà khoa học về nhiều mặt kể từ khi người ta phát hiện ra nó cách đây 20 năm, nhưng câu hỏi gây tranh cãi nhất mà nó đặt ra là liệu chúng có sống hay không.

Tinh thể CaCO3 (những phân tử tương tự như vi khuẩn nano) có vẻ ngoài như tế bào nhưng công trình mới cho thấy vi khuẩn nano không phải là sinh vật sống. (Ảnh: Martel và Young)

Vi khuẩn nano – đôi khi có tên “nanobes” hoặc “phân tử nano hóa vôi” - dường như không đáp ứng được tiêu chuẩn của các nhà khoa học về sự sống. Các nghiên cứu viên tại một phòng nghiên cứu do Viện khoa học quốc gia duy trì kết luận rằng kích cỡ tế bào tối thiểu của sự sống trên Trái đất phải có đường kính vượt quá 200 nm để chứa cơ chế tế bào dựa trên tái tạo ADN. Nhưng vi khuẩn nano có thể nhỏ đến mức 80 nm, vì vậy trừ phi chúng mang một cơ chế tái tạo mới, dường như chúng chưa thể là một dạng sự sống.

Đó chỉ mới là một phần chứng cứ chống lại sự tồn tại của vi khuẩn nano được đưa ra trong một công trình gần đây của Jan Martel, ĐH Chang Gung ở Đài Loan, và John Ding-E Young, ĐH Rockefeller ở New York, được xuất bản trên tở PNAS. Martel và Young đã nghiên cứu huyết tương máu người khỏe mạnh chứa những “phân tử tương tự như vi khuẩn nano” (NLP), chứa hợp chất CaCO3, hay đá vôi. Các nhà khoa học đã thực hiện một loạt các thí nghiệm cho thấy các phân tử cực nhỏ này không chứa dấu hiệu của ADN và RNA, đồng thời cho rằng sự hình thành của chúng có thể được giải thích bằng các biện pháp không phải sinh học.

Young phát biểu với PhysOrg.com “Chúng tôi tin rằng công trình này cung cấp những chứng cứ quan trọng cho thấy vi khuẩn nano không phải vật thể sống. Một số công trình nghiên cứu trước đã đưa ra điều này nhưng chưa đưa được hợp chất hóa học hoặc công thức hình thành mà có thể giải thích hoàn toàn hiện tượng vi khuẩn nano.”

Một điều rõ ràng về vi khuẩn nano là chúng rất phổ biến, gần như có mặt trong tất cả các mẫu vật lấy từ con người. Dưới kính hiển vi electron, vi khuẩn nano và cả NLP trông giống như vi khuẩn bình thường, thậm chí còn giống với các tế bào đang phân chia. Chúng cũng khá chắc chắn, theo các công trình trước, khi các nhà khoa học chiếu các NLP bằng 30 kGy (kiloGray) bức xạ gamma, chúng vẫn phát triển trong môi trường nuôi cấy.

Một đặc tính giống vi khuẩn nữa của NLP là chúng có khả năng cấu tạo hạt nhân hydroxyapatite (HAP), một loại tinh thể can-xi phốt-phát là thành phần chính cấu tạo xương và răng của người hoặc động vật. Các công trình trước cho rằng đây là cách tự sao chép bản thân của vi khuẩn nano. Tuy nhiên, khi Martel và Young khảo sát vấn đề này trong công trình của họ, họ nhận thấy HAP chỉ hình thành xung quanh NLP dưới những điều kiện nhất định. Ví dụ, khi được trộn lẫn với các protein ngăn cản hình thành tinh thể, NLP dừng cấu tạo hạt nhân HAP, có nghĩa là HAP không thực sự cần thiết đối với sự hình thành NLP.

Thay vào đó, các thí nghiệm của họ dẫn Martel và Young đến kết luận về một hình mẫu hóa học hơn là sinh học cho sự hình thành NLP. Dựa vào giả thiết này, họ có thể kiểm soát tốc độ và hình dạng của sự hình thành NLP trong ống nghiệm chỉ bằng việc biến đổi chất nền cần thiết cho sự lắng đọng can-xi- cacbonat.

Những phát hiện này có thể cũng tiết lộ thêm thông tin về vi khuẩn nano xuất hiện trong những nơi khác, từ sa thạch kỷ Tria và Jura đến các mảnh vỡ thiên thạch từ sao Hỏa. Quá trình hóa học mà các nhà khoa học mô tả sự hình thành vi khuẩn nano cũng có thể tương tự đối với những vi khuẩn nano này.

“Vi khuẩn nano được dự báo là dạng tế bào nhỏ nhất trên trái đất và là ứng cử viên để giải thích về khởi nguồn của sự sống tế bào trên trái đất cùng các nơi khác ngoài vũ trụ như thiên thạch và sao Hỏa. Kết quả của chúng tôi đã bác bỏ một cách rõ ràng khả năng vi khuẩn nano là sinh vật sống.” Nghiên cứu trước đó cho rằng vi khuẩn nano có thể là nguyên nhân của khá nhiều chứng bệnh, từ sỏi thận cho đến xơ vữa động mạch – một khả năng giờ có thể kiểm chứng bằng phân tử nano mới. Vì chúng sinh sôi nhanh hơn trong môi trường trọng lực thấp, NASA đặc biệt lo lắng về nguy cơ phát triển bệnh sỏi thận cao ở các phi hành gia. Theo Martel và Young, những phân tử nano này có thể thuộc một họ các phức hợp khoáng chất hữu cơ rộng lớn hơn mà dường như có khả năng tập hợp và nhân giống như thể chúng đang sống – thực chất, rất giống với prion, một loại protein tự tập trung gây ra bệnh bò điên.

“Chúng tôi tin rằng chúng tôi vừa khám phá ra cả một họ các phức hợp khoáng chất hữu cơ dường như có khả năng sao chép và tự tập trung như những sinh vật sống. Chúng có vẻ xuất hiện ở khắp mọi nơi, trong cả vật chất sống và không sống.”

Một số nhà nghiên cứu thậm chí đang phát triển những chất kháng thể nhằm đánh bại các vi khuẩn nano “gây bệnh”. Một công ty tên Nanobac Oy, do Nanobac Life Sciences sở hữu và được các nhà khám phá vi khuẩn nano sáng lập nên, đã có những kháng thể thương mại hóa và bán các bộ dụng cụ chẩn đoán phát hiện ra vi khuẩn nano. Những kháng thể này có nguồn gốc từ tế bào chuột đã được miễn dịch vi khuẩn nano lấy từ bò.

Để cố gắng tìm hiểu bản chất sự phản ứng của kháng thể và vi khuẩn nano, Martel và Young thử các kháng thể lên NLPs, và cho ra kết quả dương tính như dự đoán. Tuy nhiên, đáng ngạc nhiên là cũng các kháng thể trên phản ứng với albumin, protein phổ biến nhất trong huyết thanh. Các nhà nghiên cứu giải thích rằng vì những protein như albumin không thể do bất kỳ vi khuẩn sống nào sản sinh ra, chúng có lẽ dính vào các phân tử CaCO3, và phản ứng với các kháng thể.

Young cho biết thêm “Vì vi khuẩn nano đã được chứng minh không phải sinh vật sống, chúng không thể nào sinh bệnh như vi khuẩn. Sự xuất hiện của chúng trong cả môi trường sống và không sống – từ mẫu máu đến thiên thạch - phải được chú trọng trong việc nhận diện vai trò của chúng trong các căn bệnh. Không phải là các phân tử nano như thế không thể gây bệnh – chúng có thể liên quan – nhưng bất cứ tuyên bố nào tương tự phải được thiết lập nghiêm túc qua các tài liệu được chứng thực, điều đang thiếu ở hiện tại.”