Các nhà khoa học phát hiện ra thời gian tiến hóa của vi khuẩn 'ăn thịt'

Một nghiên cứu mới, được công bố trong Kỷ yếu của Viện hàn lâm Khoa học Quốc gia, cho thấy thời gian để cái gọi là "vi khuẩn ăn thịt" đi từ một sinh vật vô hại đến một tác nhân truyền nhiễm khủng khiếp là khoảng 35 năm. Trong thời kỳ tiến hóa này, vẫn còn bốn đột biến, theo nghiên cứu.

Những phát hiện này đã được coi là một phần của nghiên cứu lớn nhất từng được công bố về bộ gen của vi khuẩn, tập trung nhiều hơn vào chủng này gây kinh hoàng và có thể khiến nhiều người tử vong.

Mặc dù tên của chúng, vi khuẩn ăn thịt của người Hồi giáo - streptococci - không thực sự tiêu thụ thịt người. Những gì họ làm là tạo ra các protein phá vỡ các phân tử của da, mỡ, mạch máu và cơ bắp trong một quá trình khiến thịt bị hoại tử nhanh chóng, dẫn đến nhiễm trùng nghiêm trọng gọi là viêm cân hoại tử.

Bệnh này cực kỳ khó điều trị và mặc dù một số loại kháng sinh mạnh có thể giải quyết một số trường hợp, ghép da và cắt cụt chi khá phổ biến ở những người nhiễm bệnh. Tệ hơn nữa, viêm cân mạc gây ra cái chết của 70% trường hợp nếu không được điều trị.

Quá trình học tập

Để tìm hiểu làm thế nào vi khuẩn tiến hóa, các nhà nghiên cứu đã phân tích bộ gen của hơn 3.615 chủng dựa trên quần thể liên cầu khuẩn. Hầu hết các sinh vật này không làm cho con người bị bệnh, nhưng một số có thể dẫn đến viêm kết mạc truyền nhiễm, viêm màng não và viêm phổi.

Tuy nhiên, chủng khét tiếng nhất trong nghiên cứu có lẽ là do liên cầu khuẩn nhóm A, một chủng có xu hướng ô nhiễm bệnh hoại tử. James Musser, chuyên gia về bệnh truyền nhiễm tại Viện nghiên cứu Phương pháp Houston và đồng tác giả của nghiên cứu, nói: "Chúng tôi cần dữ liệu khổng lồ này để làm rõ những gì đã xảy ra với kẻ giết mầm bệnh này".

Một khi các nhà nghiên cứu thu thập tất cả các dữ liệu lịch sử bộ gen, họ đưa nó vào việc xây dựng một chiếc đồng hồ phân tử. Kết quả là, mỗi thay đổi trong bộ gen của vi khuẩn đã đưa các nhà khoa học đến gần hơn để khám phá chính xác những đột biến nào cho phép mầm bệnh trở nên nguy hiểm.

"Bằng cách làm việc với dữ liệu tiến hóa, chúng tôi đã có thể xác định rằng bốn thay đổi di truyền cơ bản đã diễn ra, " Musser nói.

Đột biến

Hai đột biến đầu tiên xuất hiện sau khi một dòng tế bào tiền thân bị nhiễm hai loại virut khác nhau. Nhà nghiên cứu James Musser cho biết: "Vi khuẩn cũng có thể bị nhiễm virus và những virus này đã nhiễm gen bằng cách mã hóa độc tố mới, sau đó vi khuẩn có thể tích hợp vào DNA của chúng".

Đột biến thứ ba liên quan đến một sự thay đổi nucleotide duy nhất - nucleotide là tiểu đơn vị của DNA và RNA - cho phép vi khuẩn tạo ra độc tố tốt hơn so với trước đây. "Đó chỉ là một sự thay đổi axit amin trong chất độc xảy ra vào khoảng năm 1960 hoặc 1970, " Musser nói.

Cuối cùng, sự kiện đột biến cuối cùng là chuyển gen với một loại vi khuẩn khác xảy ra vào khoảng năm 1983. Theo nhà nghiên cứu, nó cung cấp cho vi khuẩn khả năng mã hóa hai chất độc giết chết tế bào với số lượng lớn hơn nhiều so với trước đây. .

"Toàn bộ quá trình cơ thể trải qua là tìm ra cách tạo ra nhiều độc tố hơn hoặc làm thế nào để tạo ra chúng với số lượng ngày càng tăng. Vi khuẩn ăn thịt thực sự tạo ra hơn 90 loại độc tố khác nhau, nhưng sự kết hợp của bốn đột biến này là gì? làm cho nó đặc biệt tàn phá, Cảnh Musser nói.

Tin tức nguy hiểm trong tương lai?

Điều đáng ngạc nhiên nhất về kết quả nghiên cứu, theo các nhà nghiên cứu, là tất cả bốn đột biến xảy ra trong một dòng tế bào tiền thân duy nhất và không có gì thay đổi theo cách này. "Theo thời gian, có một tế bào đã liên tục thu được những mảnh bổ sung khác nhau này để cuối cùng, khi có đột biến thứ tư, nó đã tạo ra streptococci bị nhiễm độc", trưởng nhóm nghiên cứu cho biết.

Bây giờ nhóm nghiên cứu muốn nghiên cứu thêm về nguồn gốc của vi khuẩn ăn thịt và điều tra lý do tại sao nó đã lan truyền rất nhanh trên khắp thế giới. Tuy nhiên, tất cả những gì đã được khám phá bây giờ là khá giác ngộ.

Những gì các nhà khoa học này có thể xây dựng với lịch trình đột biến chi tiết là khá đáng chú ý. Đây là một sinh vật gây bệnh phát triển từ một thứ không gây bệnh, và sau đó biến thành một thứ cực kỳ dễ lây nhiễm. Và bây giờ chúng ta biết nó đã xảy ra như thế nào, ông David Morens, một nhà dịch tễ học tại Viện Y tế Quốc gia, người không tham gia nghiên cứu cho biết.

Patrick Schlievert, một nhà vi trùng học của Đại học Iowa, người đã viết bài báo đầu tiên mô tả vi khuẩn ăn thịt vào năm 1987, đồng ý với Morens. Ông nói với The Verge rằng một chủng vi khuẩn ăn thịt mới có khả năng xuất hiện 35 năm kể từ năm 1987, tức là vào năm 2022.

"Nhưng tôi không thể nói nó sẽ trông như thế nào hoặc nó sẽ bắt đầu từ đâu, chỉ là nó sẽ xảy ra", ông Patrick Schlievert nói. Các nhà khoa học sẽ phải tìm ra cách để ngăn chặn những vi khuẩn này lây lan.