Aladdin và cây đèn thần: Lật tung cả sa mạc để tìm thuốc kháng sinh mới

Nằm sâu trong Trung Quốc đại lục, nơi mà sa mạc Gobi chảy vào Cao nguyên Tây Tạng mọc lên một vùng rộng lớn các cồn cát gợn sóng và núi đá trơ trọi. Gọi là sa mạc, nhưng mùa đông ở đây mới thực sự khắc nghiệt.

Nhiệt độ có thể xuống dưới -25 độ C và lượng mưa thấp đến nỗi chỉ có những loài thực vật và động vật chịu hạn nhất hành tinh mới có thể sống được. Ấy mà vậy trong gần một thập kỷ, các nhà khoa học đã liên tục tới đây.

Họ cất công lật tung các cồn cát, chịu đựng cái hạn và giá lạnh của Gobi chỉ để tìm kiếm một sự sống hết sức đặc biệt, một sinh vật là thứ châu báu có thể cứu tính mạng của hàng triệu người mỗi năm trên thế giới.

"Trong điều kiện càng khắc nghiệt thì càng có nhiều sinh vật buộc phải tiến hóa và thích nghi để tồn tại", giáo sư Paul Dyson, nhà vi sinh vật học phân tử đến từ Trường Y Đại học Swansea, Anh Quốc cho biết.

Vì vậy, theo lý thuyết, bạn sẽ tìm thấy ở khu vực này những vi khuẩn cạnh tranh sinh tồn với nhau một cách ác liệt nhất. Để chiếm lấy không gian sống, nguồn nước và nguồn thức ăn ít ỏi, chúng sẽ tiết ra các chất hóa học để tiêu diệt lẫn nhau.

Đó chính là thứ mà giáo sư Dyson muốn khi ông lặn lội tới Gobi – một chất kháng sinh của vi khuẩn ở sa mạc cằn cỗi, thứ sẽ đủ mạnh để tiêu diệt các chủng siêu vi khuẩn kháng kháng sinh đang hoành hành khắp thế giới.

Hãy nhớ lại lần cuối cùng bạn có một vết xước ở tay là khi nào? Và sẽ ra sao nếu nó bị nhiễm khuẩn? Trong thế kỷ 21, một liều kháng sinh có thể dễ dàng giải quyết được nỗi lo lắng của bạn.

Nhưng quay trở lại một lịch sử hơn 3.000 năm từ thời Ai Cập cổ đại đến tận thập niên 1940, một vết xước như vậy cuối cùng có thể dẫn tới việc bạn phải cắt cụt chi hoặc thậm chí tử vong nếu vi khuẩn xâm nhập vào máu.

Các biện pháp điều trị nhiễm khuẩn trước khi con người có thuốc kháng sinh về cơ bản không hiệu quả. Trong suốt hàng ngàn năm, các bác sĩ chỉ dựa trên một lý thuyết rất thô sơ để chống lại vi khuẩn.

Họ cho rằng các triệu chứng nhiễm khuẩn là so sự mất cân bằng của 4 chất dịch lỏng trong cơ thể (bao gồm máu, đờm, mật đen và mật vàng). Điều trị nhiễm trùng do đó cần phải rút bớt máu xung quanh vết thương ra ngoài, càng nhanh càng tốt.

Công việc có thể được thực hiện bằng các bình giác hơi, rạch và ép mạch máu hoặc thậm chí dùng tới những con đỉa. Cơ sở khoa học vô tình ủng hộ phương pháp này, đó là vì trong giai đoạn đầu của nhiễm trùng, một số vi khuẩn cần sắt để nhân lên và tái tạo.

Bởi sắt được vận chuyển trên heme, một thành phần của tế bào hồng cầu, về lý thuyết có ít máu hơn đồng nghĩa với việc dễ kiểm soát vi khuẩn hơn.

Phải đến tận sau thế kỷ 18, nhất là trong giai đoạn Nội chiến Hoa Kỳ (1861-1865), nhu cầu điều trị vết thương chiến tranh gặp vào với sự phát triển của y học hiện đại mới dẫn các bác sĩ tới một vài phát kiến. Họ bắt đầu biết sử dụng một số loại thuốc tại chỗ để điều trị vết thương và hoại tử do nhiễm trùng.

Các loại thuốc này chủ yếu chứa i ốt, brom hoặc thủy ngân. Chúng có tác dụng ức chế sự nhân lên của vi khuẩn, nhưng mặt khác cũng làm nhiễm độc và gây hại cho các mô lành của con người.

Đến nửa đầu thế kỷ 20, arsphenamine, một dẫn xuất của asen cũng được thêm vào kho vũ khí điều trị nhiễm khuẩn. Mặc dù nó có hiệu quả thực, nhưng tác dụng phụ của asen cũng vô cùng khủng khiếp, từ việc khiến bệnh nhân bị phát ban, co giật, sốt, cho tới tổn thương thận và dây thần kinh thị giác.

Nhìn chung tới trước năm 1928, con người gần như luôn phải chịu trận trước vi khuẩn. Nguyên nhân tử vong hàng đầu trên thế giới khi đó không phải là ung thư hay bệnh tim mạch, mà là do nhiễm trùng.

Chỉ một chủng vi khuẩn Streptococcus pyogenes đã gây ra một nửa số ca tử vong của các bà mẹ sau sinh và là nguyên nhân chính gây tử vong do bỏng. Staphylococcus aureus gây tử vong ở 80% những người có vết thương bị nhiễm trùng và vi khuẩn lao cùng với viêm phổi trở thành là những kẻ giết người nổi tiếng.

Mọi chuyện chỉ thay đổi sau ngày 29 tháng 8 năm 1928, khi Alexander Fleming tìm ra penicillin – loại thuốc kháng sinh đầu tiên cho con người.

Alexander Fleming (1881-1955) là một bác sĩ, đồng thời là nhà vi sinh vật học người Scotland. Chuyện kể lại rằng năm đó, khi Fleming đang làm thí nghiệm với các vi khuẩn Staphylococcus aureus ở Bệnh viện Thánh Mary, Paddington, London, thì ông có một kỳ nghỉ.

Trước khi đi, Fleming đã lười và quên không rửa một đĩa nuôi cấy. Năm ngày sau khi ông trở về phòng thí nghiệm, Fleming bất ngờ thấy một vùng vi khuẩn trong đĩa nuôi cấy đã bị tiêu diệt.

"Thật là buồn cười", ông nghĩ và bắt đầu tìm hiểu chuyện gì đã xảy ra. Kết quả cho thấy tại vùng đĩa thí nghiệm mà vi khuẩn Staphylococcus aureus bị giết chết có sự hiện diện của những sợi nấm mốc Penicillium. Có thể bào tử của chủng nấm này đã bay lơ lửng trong không khí cho đến khi hạ cánh vào đĩa petri và bắt đầu xâm chiếm chúng.

Penicillium tiết ra một hợp chất kháng khuẩn, sau này được gọi là penicillin, có tác dụng ức chế peptidoglycan trên thành tế bào vi khuẩn gram dương. Từ đó, penicillin đục thủng cả thành tế bào, làm rò rỉ tế bào chất và giết chết vi khuẩn.

Vì tế bào người không có peptidoglycan, penicillin đơn thuần là không gây ảnh hưởng tới bản thân người bệnh. Cơ chế tiêu diệt vi khuẩn này vì vậy được ví như một phép màu, so với các liệu pháp điều trị nhiễm trùng trước đó.

Chỉ cần bạn đưa được penicillin vào máu, dù là tiêm hay đường uống, thậm chí bôi trên da, bạn đều có thể tiêu diệt được những vi khuẩn đang nhân lên trong cơ thể mình. Nó được ví chính xác như một viên đạn bạc so với tất cả các liệu pháp điều trị nhiễm trùng đầy rủi ro khác.

Penicillin đã mở ra một kỷ nguyên vàng của thời đại kháng sinh, nơi những viên thuốc con nhộng có thể giúp giải quyết mọi thứ, từ những vết nhiễm trùng đơn giản trên da cho tới bệnh lậu.

Sự phát triển của các loại thuốc kháng sinh tiếp tục được thúc đẩy bởi cuộc thế chiến thứ hai, khi nhu cầu điều trị vết thương chiến trường dẫn tới sự ra đời của hàng loạt các loại thuốc kháng sinh mới.

Hóa ra trong thế kỷ 20, việc tìm ra một loại thuốc kháng sinh mới không hề khó. Bản thân từ "kháng sinh" có nghĩa là các chất mà một sinh vật đối kháng tạo ra để tiêu diệt sinh vật sống trong cùng không gian với nó.

Vì vậy, bạn có thể dễ dàng tìm thấy kháng sinh trong các môi trường tự nhiên chứa vi khuẩn. Các nhà khoa học chỉ cần lặp lại thí nghiệm của Fleming, nuôi cấy vi sinh vật phân lập từ đất hoặc thực vật trong phòng thí nghiệm và đợi chúng bị tiêu diệt bởi một loài thiên địch.

Và bởi vi khuẩn có ở khắp mọi nơi, họ đơn giản chỉ cần đi ra sau vườn, lấy một ít đất đưa vào bình nuôi cấy và đặt chúng trong lồng ấp. Nhiệt độ và độ ẩm sẽ tăng tốc quá trình phát triển của nấm hoặc vi khuẩn, chúng tiết ra các hợp chất kháng sinh mới, sau đó con người chỉ cần chiết tách và thu thập.

Bằng cách đơn giản này, các nhà khoa học trong thập niên 1940-1970 đã tìm thấy hàng chục loại thuốc kháng sinh từ penicillin, cephalosporin, aminoglycoside, rifamycin, tetracycline đến glycopeptide.

Sự bùng nổ của những viên thần dược được ví như những điều ước liên tiếp với cây đèn thần. Nó đã giúp con người đẩy lùi được nhiễm trùng, nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trong thế kỷ 20.

Kết quả là từ năm 1944-1972, tuổi thọ trung bình của loài người đã tăng lên tới 8 năm. Kháng sinh trở thành một trụ cột vững chắc của y học, là nền tảng để điều trị một loạt các tình huống nhiễm khuẩn, không chỉ gây ra bởi vết thương mà còn trong cả quá trình phẫu thuật và sinh nở.

Sự thần kỳ của thuốc kháng sinh từng khiến cho con người ngỡ rằng phép màu đó sẽ kéo dài mãi mãi. "Có lẽ chúng ta nên gấp mấy cuốn sách về bệnh truyền nhiễm lại được rồi", William Stewart, tổng bác sĩ trưởng ngành phẫu thuật tại Hoa Kỳ từng tuyên bố.

Thế nhưng, vi khuẩn không phải là một kẻ thù dễ đối phó. Hàng trăm triệu năm trước cả khi con người xuất hiện trên hành tinh này, vi khuẩn đã học được cách chiến đấu với những chất hóa học nhắm vào chúng.

Ban đầu, một lượng lớn vi khuẩn trong quần thể có thể bị một chất kháng sinh tiêu diệt. Nhưng chỉ cần có một vài vi khuẩn trong đó sống sót, chúng có thể phát triển các chiến thuật sinh hóa để chống lại thuốc mà con người sử dụng.

Các nghiên cứu đã chỉ ra 4 cơ chế để vi khuẩn làm được điều này, thứ mà bây giờ họ gọi là kháng kháng sinh. Vi khuẩn sau đó sẽ truyền lại các gen kháng kháng sinh của mình cho thế hệ tiếp theo, và kể từ đó chủng vi khuẩn đó sẽ không còn bị kháng sinh tiêu diệt nữa.

Bản thân Alexander Fleming cũng đã cảnh báo nhân loại về viễn cảnh này: "Những người lạm dụng penicillin ngày hôm nay, họ phải chịu trách nhiệm cho cái chết của những bệnh nhân nhiễm vi khuẩn kháng penicillin sau này", ông nói sau khi những liều penicillin thương mại đầu tiên được tung ra thị trường, mang về cho Fleming một giải Nobel Y học vào năm 1945.

Cùng năm đó, vi khuẩn kháng penicillin đã xuất hiện. Nhưng các bác sĩ và ngành dược phẩm đơn thuần là bỏ ngoài tai lời cảnh báo ấy. Họ nghĩ rằng nếu một vi khuẩn trở nên kháng penicillin, thì hãy chuyển sang sử dụng loại kháng sinh mới.

Con người về cơ bản không thiếu kháng sinh trong những ngày đó: Hãy cọ xát vào cây đèn thần, ra sau vườn và bạn sẽ có một loại kháng sinh mới. "Tụ cần khuẩn kháng kháng sinh ư? Hãy chọn loại thuốc mới này của chúng tôi", đó là một quảng cáo mang đầy tính thách thức của Abbott sau khi họ tìm được erythrocin vào năm 1954.

Và bởi kháng sinh là một loại thuốc đem về lợi nhuận lớn, các hãng dược cũng khuyến khích các bác sĩ kê đơn chúng một cách bừa bãi. Thông điệp được gửi gắm tới các bác sĩ là cứ "kê đơn trước rồi tính sau". Bệnh nhân được cho uống kháng sinh trước cả khi có kết quả xét nghiệm, và cả khi họ bị cảm cúm – một căn bệnh do virus mà thuốc kháng sinh chỉ tấn công vi khuẩn.

Hậu quả là, liên tục các chủng vi khuẩn mới thích nghi được với kháng sinh đã ra đời. Penicillin được tung ra vào năm 1943 thì đến năm 1945, vi khuẩn kháng penicillin đã xuất hiện.

Vancomycin, một loại kháng sinh được điều chế ra vào năm 1972 thì tới năm 1988, vi khuẩn kháng vancomycin lại phát triển. Tương tự, Imipenem ra đời năm 1985 thì đến năm 1998, loại thuốc này đã bị kháng.

Một trong những loại kháng sinh mới nhất của nhân loại, daptomycin ra đời năm 2003 thì ngay trong năm 2004 các bác sĩ đã phát hiện ra bệnh nhân mang vi khuẩn kháng nó. Câu chuyện được lặp lại với ceftaroline năm 2010 và vi khuẩn kháng ceftaroline năm 2011.

Mọi thứ được ví như trò chơi nhảy cừu. Khi vi khuẩn kháng được một loại kháng sinh, con người lại phải đi tìm một loại kháng sinh mới. Nhưng không giống như trong những năm 1970, khi thuốc kháng sinh có thể được tìm ra dễ dàng, càng về sau, các hãng dược phẩm càng hụt hơi trong cuộc đua với vi khuẩn.

Những vi sinh vật nhỏ bé này chỉ mất 20 phút để sinh sản và tiến hóa, trong khi các công ty dược bây giờ cần tới cả thập kỷ để tìm ra một loại kháng sinh mới.

Đó là bởi những loại kháng sinh mà con người dễ dàng tìm thấy nhất thì đã được tìm thấy. Như một cây táo mà tất cả những quả gần mặt đất đã bị hái hết, chúng ta ngày càng phải đi lên cao mới hái được những trái táo còn lại.

Càng ngày, chiếc đèn thần càng mất thiêng, những lần chúng ta cọ xát nó vị thần đã không còn xuất hiện để ban cho loài người một loại kháng sinh mới.

Ngay tại thời điểm này, con người đã tích lũy được trong kho vũ khí của mình khoảng 100 loại kháng sinh. Tuy nhiên, phần lớn trong số đó là các loại thuốc cũ đã được phát triển từ thế kỷ 20, thứ mà vi khuẩn đã có đủ thời gian tiến hóa để kháng lại.

Năm 2000, một bệnh nhân người Mỹ đầu tiên được Trung tâm Kiểm soát Dịch bệnh và Phòng ngừa Hoa Kỳ (CDC) xác nhận kháng tất cả các kháng sinh, chỉ trừ hai loại. Năm 2008, các bác sĩ Thụy Điển phải đối mặt với trường hợp một bệnh nhân Ấn Độ nhiễm trùng mà kháng toàn bộ kháng sinh chỉ trừ 1 loại.

Thập niên 2010 sau đó là sự xuất hiện liên tiếp của các bệnh nhân kháng tất cả các loại kháng sinh hiện có. Năm 2017, Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã công bố một danh sách 12 siêu vi khuẩn đa kháng thuốc nguy hiểm nhất thế giới. Ba trong số này là các siêu vi khuẩn kháng được tất cả các loại thuốc mà con người có để điều trị.

Tiên lượng của những bệnh nhân nhiễm các chủng vi khuẩn này luôn ở mức xấu nhất, nghĩa là có thể tử vong do nhiễm trùng máu bất cứ lúc nào.

Theo một nghiên cứu trên tạp chí Lancet hồi tháng 1, kháng kháng sinh đang ngày càng trở thành cơn ác mộng lớn với loài người. Mỗi năm, các chủng siêu vi khuẩn đã gây ra cái chết trực tiếp cho hơn 1,2 triệu người và gián tiếp giết chết 4,95 triệu người khác.

"Những dữ liệu mới từ nghiên cứu của chúng tôi tiết lộ quy mô thực sự của tình trạng kháng thuốc trên toàn thế giới", Chris Murray, một nhà kinh tế sức khỏe tại Đại học Washington, tác giả nghiên cứu đăng trên The Lancet cho biết.

Ngay vào lúc này, kháng kháng sinh đã giết chết nhiều người hơn cả đại dịch HIV/AIDS và rốt rét cộng lại. "Các ước tính trước đây đã dự đoán tới năm 2050, sẽ có khoảng 10 triệu ca tử vong hàng năm do kháng thuốc kháng sinh gây ra. Nhưng giờ đây, chúng tôi biết chắc chắn rằng chúng ta đã tiến gần đến con số đó hơn chúng ta từng nghĩ", Murray nói.

Bỏ qua những con số, bạn cũng có thể biết được cơn ác mộng đã đến với chính mình nếu từng bị nhiễm trùng. Nếu như trước đây, một bệnh viêm đường hô hấp như viêm họng hoặc viêm đường tiết niệu có thể được chữa khỏi hoàn toàn bằng một đơn kháng sinh ngắn ngày. Bây giờ, bạn luôn phải dùng kết hợp từ hai đến ba loại kháng sinh mới điều trị được.

Những đứa trẻ sinh ra sau năm 2000 có nguy cơ nằm trong nhóm 25% trẻ em nhiễm trùng đường tiết niệu phải sử dụng 3 loại kháng sinh khác nhau. 25% còn lại phải điều trị với 2 loại thuốc và chỉ còn một nửa trẻ em có thể trị khỏi bằng một loại thuốc duy nhất.

Sự mất tác dụng của kháng sinh đang đẩy con người trở lại thời kỳ trước khi mà những viên thần dược ra đời. Các nhà khoa học cảnh báo đó là một kỷ nguyên hậu kháng sinh, nơi một trụ cột của y học bị sụp đổ.

Chúng ta sẽ mất hết lá chắn phòng vệ cho những người có hệ miễn dịch yếu. Họ bao gồm bệnh nhân ung thư, người nhiễm HIV, trẻ em đẻ non… Điều này đồng nghĩa với cái chết của tất cả những con người này.

Tiếp đến, kỹ thuật phẫu thuật của loài người bị vô hiệu hóa. Nhiều ca phẫu thuật được yêu cầu sử dụng kháng sinh phòng ngừa. Khi kháng sinh mất tác dụng, phòng phẫu thuật của bệnh viện như không có mái che.

Chúng ta sẽ không thể mổ tim, ghép thận, đưa ống thông cho bệnh nhân đột quỵ… Các bác sĩ không thể phẫu thuật dù chỉ đơn giản là chỉnh lại khớp gối. Không thể đẻ mổ, và dù cho trong những bệnh viện hiện đại nhất, cứ 100 sản phụ sẽ có 1 người tử vong.

Nhiễm trùng gây ra nỗi sợ hãi từ những bệnh tầm thường. Viêm họng liên cầu gây suy tim. Viêm phổi giết chết 3 trong 10 trẻ em mắc bệnh. Nhiễm trùng da đồng nghĩa với phẫu thuật cắt bỏ chi.

Rồi thì bạn còn dám làm gì nữa khi mà bất cứ tổn thương nào cũng có thể giết người. Bạn có dám đi xe máy, trượt patin, trèo thang để sửa mái nhà hay để con bạn chơi đùa thỏa thích ngoài công viên, nơi chúng có thể vấp ngã và trầy đầu đối bất cứ lúc nào?

Kháng sinh mất tác dụng thậm chí đã khiến nhiều nhà khoa học nghĩ rằng họ nên tìm kiếm một phương pháp điều trị nhiễm trùng mới. Mà thực ra là cũ, những phương pháp như thể thực khuẩn – sử dụng virus để lây nhiễm và tiêu diệt vi khuẩn – chỉ là một cách điều trị nhiễm trùng trong thời đại tiền kháng sinh được làm mới lại.

Một số cách tiếp cận hiện đại thực sự liên quan đến việc chế tạo ra những robot nano vàng, có khả năng tìm và diệt virus trong máu. Tuy nhiên, tất cả các phương pháp này đều rất phức tạp, đòi hỏi bệnh nhân phải nằm viện và được theo dõi dài ngày. Trên hết, chúng vẫn còn đang trong giai đoạn thử nghiệm.

Một công thức cũ, "old but gold" vẫn là tìm ra một loại thuốc kháng sinh mới để thay thế cho những kháng sinh đã mất tác dụng, và từ bây giờ hãy sử dụng nó cẩn thận. Bởi suy cho cùng không gì đơn giản hơn một hóa chất được đóng gói trong một viên nang con nhộng, là thứ bạn có thể mang về nhà uống để kiểm soát những vi khuẩn trong cơ thể mình.

Chỉ có điều, tìm ra một kháng sinh mới trong thế kỷ 21 không còn là việc làm đơn giản nữa. Bạn còn nhớ ví dụ về những trái táo chứ? Khi những quả rụng và quả mọc dưới thấp của nó đã được hái hết, trái ngọt chỉ còn có ở trên cao và những nơi nguy hiểm.

Việc tìm ra một loại kháng sinh mới đã đi từ chỗ đơn giản, khi một nhà khoa học chỉ cần lấy một nhúm đất sau vườn, đến chỗ họ phải lặn lội đến những nơi xa xôi và khắc nghiệt nhất của hành tinh, nơi có những sinh vật tiết ra các hợp chất chống lại vi khuẩn mà chúng chưa có khả năng kháng lại.

Paul Dyson và các cộng sự của ông tại Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã bắt đầu hành trình đó của mình vào năm 2013. Tại một khu vực gọi là Cao nguyên Alxa nằm ở phía cực nam của sa mạc Gobi, họ đã tìm được một vi khuẩn hoàn toàn mới thuộc chi Streptomyces.

Streptomyces là một chi bao gồm hơn 500 loài vi khuẩn đã biết. Chúng được tìm thấy rất nhiều ở trong đất, đến nỗi các phân tử do Streptomyces tạo ra chính là thứ khiến cho đất có được mùi hương đặc trưng.

Thế nhưng quan trọng hơn, Streptomyces là một nguồn vi khuẩn y sinh cực kỳ quan trọng. Hơn hai phần ba số kháng sinh tự nhiên được sử dụng trong lâm sàng ngày nay có nguồn gốc từ chi vi khuẩn này, là các hợp chất mà chúng tiết ra để tiêu diệt các chủng vi khuẩn khác đang cạnh tranh không gian sống với mình trong tự nhiên.

Mặc dù vậy, việc một chủng vi khuẩn tiết ra chất kháng sinh không có nghĩa là nó có thể được khai thác ngay trong thực tiễn. Giống như một nhà máy sản xuất hóa chất, vi khuẩn cũng phải vượt qua bài kiểm tra năng suất và sản lượng.

Laura Piddock, giám đốc khoa học của Tổ chức Đối tác Nghiên cứu & Phát triển Kháng sinh Toàn cầu (GARDP) tại Geneva, Thụy sĩ cho biết: "Quá trình nghiên cứu các loại kháng sinh mới thường bị cản trở bởi năng suất thấp. Thêm vào đó, đôi khi vi khuẩn có tiềm năng tạo ra các chất hữu ích, nhưng bộ máy di truyền của chúng lại bị tắt nên không có kháng sinh nào được tạo ra cả".

Tuy nhiên, chủng Streptomyces mới mà giáo sư Dyson tìm thấy trong sa mạc Gobi thì khác, nó vừa có thể tiết ra kháng sinh, vừa có thể đảm bảo sản lượng của chất hóa học đó. Bí mật nằm trong một phân tử tRNA của vi khuẩn này.

tRNA là các phân tử RNA vận chuyển, cho phép sinh vật đọc vật liệu di truyền của chúng và bằng cách đó, xây dựng các phân tử khác mà chúng cần để tồn tại.

Giải trình tự bộ gen của Streptomyces, các nhà khoa học nhận thấy tRNA của nó có khả năng bật một công tắc phân tử kiểm soát sản lượng kháng sinh mà chủng vi khuẩn này tạo ra. Từ đó, Streptomyces trong sa mạc Gobi có thể tăng năng suất sản xuất kháng sinh hiệu quả hơn nhiều so với các vi khuẩn tiết kháng sinh khác.

Biết được điều này, giáo sư Dyson và các cộng sự của ông đã nảy ra một ý tưởng. Họ muốn lấy gen tRNA từ vi khuẩn Streptomyces tìm được trong sa mạc Gobi và cấy nó sang các chủng vi khuẩn Streptomyces khác.

Giả thuyết của nhóm nghiên cứu là gen từ vi khuẩn phát triển nhanh sẽ tăng cường sản lượng kháng sinh cho những vi khuẩn cũ này. Và đó chính xác là những gì đã xảy ra. Khi tRNA của Streptomyces Gobi được cấy sang cho Streptomyces thông thường, chúng đã tạo ra được các hợp chất kháng sinh chỉ trong vòng 2-3 ngày.

Khoảng thời gian được rút ngắn xuống chỉ còn một nửa so với các loài Streptomyces thông thường khác. tRNA của Streptomyces được tìm thấy trong sa mạc Gobi giống như một điều ước mới với cây đèn thần.

Bởi kể từ bây giờ, nếu các nhà khoa học tìm thấy một loại vi khuẩn mới có thể tiết ra kháng sinh nhưng không tạo ra đủ liều như thường lệ, thì bây giờ họ đã có một công cụ để nâng cao năng suất của chúng và biến vi khuẩn đó thành một nguồn kháng sinh mới.

"Tôi thực sự tin rằng đây là một chiến lược rất đơn giản, và nó có thể được tích hợp trong bất kỳ chương trình khám phá kháng sinh mới nào", giáo sư Dyson nói.

Piddock đồng ý. Bà nói việc bắt vi khuẩn tạo ra lượng lớn các chất kháng sinh "là thứ đang được các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực này rất quan tâm". "Điều này sẽ cho phép họ khám phá ra các loại thuốc kháng sinh mới, những loại thuốc có thể đặt nền tảng cho một kỷ nguyên mới với trong điều trị nhiễm trùng".

Sa mạc Gobi chỉ là một trong những ngóc ngách của hành tinh, nơi mà các nhà khoa học đang tìm tới trong công cuộc thám hiểm sự sống ở những nơi khắc nghiệt nhất. Ngoài ra, họ cũng lặn xuống biển sâu, tìm đến những miệng núi lửa, dòng sông băng, và cả những cao nguyên lạnh lẽo nhất ở Ireland…

Trong những môi trường sống này, nhiệt độ, độ pH, áp suất và cả độ mặn luôn ở một đầu của quang phổ. Vi khuẩn sống cô lập ở đó càng phải cạnh tranh khốc liệt, dẫn đến các hợp chất kháng sinh mà chúng tiết ra càng mạnh.

Các nhà khoa học hi vọng ở đó sẽ tồn tại những lối thoát giúp con người thoát ra khỏi cuộc khủng hoảng kháng kháng sinh như hiện nay.

Một vài năm trước, giáo sư Dyson cũng tham gia vào một chuyến thám hiểm đến Cao nguyên Boho ở Bắc Ireland. Địa điểm này nổi tiếng với sự đa dạng sinh học cao, trong một môi trường cũng khắc nghiệt không kém sa mạc Gobi.

Boho có những vùng đá vôi xen kẽ với đầm lầy axit, loang lổ trên đó lại là những đồng cỏ có tính kiềm. Sự thay đổi cảnh quan sống liên tục thách thức những vi khuẩn ở đây trở nên cứng cáp và mạnh mẽ.

Trong nhiều thế kỷ, những ngôi làng bị người Druids chiếm đóng cách đây 1.500 năm đã được đồn đại là một vùng đất thần bí, nơi có những loại đất thiêng với khả năng chữa lành vết thương.

"Luôn có những truyền thuyết như vậy, kể về những thầy lang trong vùng có một bài thuốc quý. Họ chỉ truyền bài thuốc đó cho con cái của mình, từ đời này sang đời khác với những gia luật hết sức nghiêm ngặt", Gerry Quinn, một nhà khoa học trong nhóm từng sống ở Boho cho biết.

"Bạn không được bán bán bài thuốc đó cho ai, bạn không được dùng nó để lừa đảo, bạn phải áp dụng nó đúng với những gì mà bạn đã được dạy".

Bản thân trong dòng họ của Quinn cũng có một người cụ làm nghề thầy lang. Ông được biết đến với khả năng chữa trị nhiều bệnh nhiễm trùng. Nhớ lại câu chuyện đó, Quinn đã quay trở lại quê hương để thu thập những vi sinh vật sống trong đất.

Cùng với sự giúp đỡ của giáo sư Dyson, anh đã tìm thấy những chủng vi khuẩn được đặt tên là Streptomyces sp. Myrophorea. Những vi khuẩn trong đất này ở Boho đang tiết ra những chất kháng sinh vô cùng mạnh mẽ, nó có thể chống lại 4 trong 6 mầm bệnh kháng thuốc hàng đầu trong danh sách của WHO, bao gồm cả tụ cầu khuẩn MRSA.

Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là những vi khuẩn mới được phát hiện mới chỉ là bước đầu trong nhiều bước tiếp theo cần phải được thực hiện để giúp con người có được loại kháng sinh mới.

Rất rất ít những phát hiện mới này có thể đi được tới bước cuối cùng, vượt qua các thử nghiệm lâm sàng để được đưa vào điều trị. Một trong số các rào cản, như các nghiên cứu đã chỉ ra chính là sản lượng kháng sinh mà các vi khuẩn có thể tiết ra được quá thấp.

Bây giờ, giáo sư Dyson hy vọng với gen tRNA mới mà ông đã phát hiện được trong vi khuẩn Streptomyces ở Gobi, nó sẽ là một lời giải cho bài toán. Nếu tRNA có thể được cấy sang cho bất kỳ vi khuẩn nào, nó sẽ khởi động lại được những cuộc tìm kiếm ngay trong vườn nhà, mở ra cơ hội cho các chủng vi khuẩn cũ tiết ra được nhiều kháng sinh mạnh mẽ hơn.

tRNA của Streptomyces khi đó có thể trở thành một món quà của sa mạc, một điều ước mới từ thần đèn giúp con người một lần nữa vượt qua được cuộc khủng khoảng kháng sinh. Đó rõ ràng là một tương lai hết sức triển vọng, và sẽ còn nhiều điều đáng để mong đợi từ những hành trình tiến vào sa mạc này của khoa học.

Tham khảo Wired, Theconversation, Nature,  Sciencealert, Openmind, Mosaic