Vi khuẩn vốn nổi tiếng với khả năng sinh tồn ở những nơi khắc nghiệt nhất trên Trái đất, từ nhiệt độ cực cao đến những vùng đóng băng vĩnh cửu.

Mới đây, một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Frontiers in Microbiology vừa khiến giới khoa học bất ngờ khi tiết lộ một chủng vi khuẩn dù bị “giam cầm” dưới lớp băng 5.000 năm trong hang động vẫn cho thấy khả năng kháng nhiều loại thuốc kháng sinh mạnh hiện nay.

Để tìm hiểu, nhóm nghiên cứu tại Viện Sinh học Bucharest, thuộc Viện Hàn lâm Romania, đã khoan một lõi băng dài 25 mét tại hang băng Scarisoara. Các lớp băng ở đây tích tụ liên tục suốt khoảng 13.000 năm. Mẫu băng được niêm phong vô trùng và bảo quản đông lạnh nghiêm ngặt nhằm tránh nhiễm tạp trước khi đưa về phòng thí nghiệm phân tích.

Từ các lớp băng cổ đại này, các nhà khoa học đã phân lập được chủng vi khuẩn mang tên Scarisoara Ice Cave Psychrobacter SC65A.3. Đây là nhóm vi khuẩn thuộc chi Psychrobacter, chúng ưa lạnh, thích nghi tốt với môi trường băng giá và điều kiện khắc nghiệt.

Theo tiến sĩ Cristina Purcarea, chủng vi khuẩn cổ đại này mang hơn 100 gene liên quan đến khả năng kháng thuốc. Những loại kháng sinh mà loại vi khuẩn này “miễn nhiễm” hiện đang được sử dụng phổ biến trong điều trị lâm sàng hiện nay.

Trong thí nghiệm, SC65A.3 được cho tiếp xúc với 28 loại kháng sinh thuộc 10 nhóm khác nhau, bao gồm cả những thuốc thường dùng cho các ca nhiễm trùng nghiêm trọng. Kết quả cho thấy vi khuẩn này có khả năng kháng 10 loại kháng sinh đang được sử dụng rộng rãi, trong đó có rifampicin, vancomycin và ciprofloxacin. Đây là các thuốc quan trọng trong điều trị lao, viêm đại tràng hay nhiễm trùng đường tiết niệu.

Đặc biệt, đây là chủng Psychrobacter đầu tiên được ghi nhận có khả năng kháng trimethoprim, clindamycin và metronidazole, những kháng sinh thường dùng để điều trị nhiễm trùng đường tiết niệu, nhiễm trùng da, phổi, máu và hệ sinh sản.

Phát hiện này cho thấy cơ chế kháng thuốc không phải chỉ xuất hiện sau khi con người sử dụng kháng sinh, mà đã tồn tại tự nhiên từ rất lâu trong môi trường. Các vi khuẩn ưa lạnh có thể đóng vai trò như “kho lưu trữ” các loại gene kháng thuốc, vốn là những đoạn DNA giúp vi sinh vật sống sót trước các tác nhân kháng khuẩn.

“Nếu băng tan giải phóng những vi sinh vật này, các gen này có thể lây lan sang vi khuẩn hiện đại, làm trầm trọng thêm thách thức toàn cầu về tình trạng kháng kháng sinh”, bà Purcarea cho biết.

Hang băng Scarisoara tại Romania

Bên cạnh nguy cơ tiềm ẩn, chủng vi khuẩn cổ đại này cũng mang đến những triển vọng mới. Phân tích bộ gene cho thấy SC65A.3 sở hữu gần 600 gene chưa rõ chức năng, cùng 11 gene có khả năng tạo ra các hợp chất giúp ức chế hoặc tiêu diệt vi khuẩn, nấm và virus khác. Điều này mở ra tiềm năng phát triển kháng sinh mới hoặc enzyme phục vụ công nghệ sinh học.

Theo tiến sĩ Purcarea, việc nghiên cứu các vi sinh vật cổ đại là cần thiết để hiểu rõ quá trình tiến hóa tự nhiên của khả năng kháng thuốc, nhưng phải đi kèm các quy trình an toàn sinh học nghiêm ngặt nhằm ngăn ngừa nguy cơ lây lan ngoài kiểm soát.

Trong bối cảnh tình trạng kháng thuốc ngày càng gia tăng, những “thông điệp” từ các bộ gene hàng nghìn năm tuổi có thể giúp nhân loại hiểu sâu hơn về cuộc chạy đua tiến hóa giữa vi khuẩn và y học hiện đại, đồng thời định hướng cho các chiến lược kiểm soát hiệu quả hơn trong tương lai.