Vào đầu thiên niên kỷ, nhân loại rất quan tâm và đua nhau giải mã bộ gen người. Đã có một số dự án như dự án của doanh nhân Craig Venter, hay một dự án khác nghiên cứu bộ gen người trị giá 3 tỷ USD, với sự tham gia của 1.000 nhà khoa học ở 40 quốc gia. Cả hai dự án hoàn thành gần như cùng một lúc và đem lại sự bất ngờ lớn: con người giống nhau tới 99,9% về di truyền. Thêm vào đó, bộ gen của chúng ta chỉ bao gồm hơn 25.000 gen, trong khi đó, bọ chét nước có tới 31.000 gen.
Nhung mao và vi sinh vật ở trong ruột.
Kỹ thuật giải trình tự DNA mới đã góp phần tạo ra một bước nhảy vọt về kiến thức. Kỹ thuật này đã được sử dụng để nghiên cứu trong mười năm về hệ vi sinh vật mà ở đó có sự tương tác của hàng tỷ vi khuẩn, virus và các vi sinh vật khác có trong cơ thể người. Trong đó, ruột già là “điểm nóng”: 99% các loại vi sinh vật sử dụng cơ thể con người làm không gian sinh tồn. Chúng có một kho enzyme khổng lồ giúp mở rộng gấp nhiều lần khả năng trao đổi chất trong cơ thể con người.
Hệ vi sinh vật ở mỗi người tựa như dấu vân tay. Tựu trung, nếu gộp tất cả các vi sinh vật sinh sống trong cơ thể mỗi người, chúng sẽ có trọng lượng khoảng một kg. “Đã có hơn một nghìn loại được xác định. Giữa chúng có sự cạnh tranh và hợp tác, một số loài bổ sung cho nhau hoặc cung cấp các chất cho nhau. Về cơ bản, người ta có thể so sánh nó giống như một khu rừng với nhiều loài động, thực vật, các loại nấm và vô vàn sinh vật nhỏ khác nhau,” theo giáo sư Richard Lucius (Đại học Humboldt Berlin) – tác giả của cuốn sách “Sức mạnh hệ sinh thái bên trong chúng ta”.
Các nhà khoa học đang nghiên cứu thành phần của hệ vi sinh vật và qua đó làm rõ sự liên quan của chúng đến các bệnh chuyển hóa, ung thư và rối loạn thần kinh. Sự thay đổi hệ vi sinh vật, thực phẩm, tập thể dục, biến đổi khí hậu và đất đều tác động đến điều này.
Để tiến hành nghiên cứu, nhà khoa học Bartolomaeus đã kiểm tra các mẫu phân. Do phân chứa vi khuẩn sống và chết, nó có thể phản ánh tốt những gì đang diễn ra trong ruột. Mẫu phân sau khi được thu thập sẽ được xử lý thành một chất lỏng không màu và đưa đến phòng thí nghiệm để giải trình tự. Với khoảng 30 euro, nhà nghiên cứu nhận được một tệp chứa danh sách các loại vi khuẩn được tìm thấy. Danh sách đó cho thấy: một số loài chỉ có rất ít, trong khi đó có những loài khác lại xuất hiện nhiều hơn hàng vài nghìn lần. Từ lượng dữ liệu lớn đó, các nhà nghiên cứu xác định các mẫu trong thành phần của hệ vi sinh vật có liên quan đến một số bệnh nhất định.
Tuy nhiên, kết quả này vẫn còn có nhiều dấu hỏi. Lý do là bởi, trong những trường hợp này, máy tính chỉ có thể tìm ra họ vi khuẩn hoặc hoàn toàn không xác định được DNA. “Vẫn còn khá nhiều khoảng trống. Không thể xác định được những gì không được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu”, Bartolomaeus cho biết.
Nhà khoa học này nhận thấy sự phức tạp to lớn của đề tài nghiên cứu của mình: “Sự tiến hóa ở vi khuẩn diễn ra cực kỳ nhanh chóng, hệ vi sinh vật liên tục thay đổi. Thực phẩm, việc tập thể dục, cả sự thay đổi khí hậu hoặc đất đai đều có ảnh hưởng. Nhà nghiên cứu trẻ này cho biết, ngay cả khi chúng tôi có thể xác định được mọi thứ, thì những thông tin như vậy cũng chưa cho thấy được cái nhìn toàn cảnh lâu dài.
Phương pháp nghiên cứu mới đã làm rõ một điều, những người sống gần gũi với thiên nhiên có vi khuẩn đường ruột đa dạng hơn so với người chỉ sinh sống ở đô thị. Đặc biệt, ba năm đầu đời rất quan trọng đối với quần thể cơ bản của vi khuẩn. Một hệ vi sinh vật phong phú, đa dạng có nhiều khả năng chống lại các bệnh dị ứng. Ngoài ra, bệnh viêm ruột mãn tính, bệnh vẩy nến và bệnh đa xơ cứng cũng liên quan đến sự lan tỏa của lối sống phương Tây – nơi mọi căn hộ đều có nhà vệ sinh riêng và các thiết bị vệ sinh khác nhau. Tuy nhiên, lối sống đó lại đi kèm với các loại thực phẩm chế biến, chế độ ăn uống ít chất xơ tự nhiên hơn. Kết quả là, hệ vi sinh vật trong ruột già bị bỏ đói và ngày càng nghèo nàn hơn. Hơn nữa cuộc sống hàng ngày của chúng ta chủ yếu diễn ra trong nhà, con người cũng ít di chuyển – một yếu tố cũng ảnh hưởng không tốt cho sự đa dạng của cộng đồng vi sinh vật trong cơ thể chúng ta.
Các loại vi khuẩn bị triệt tiêu
Nhà sinh vật học Lucius giải thích kết quả nghiên cứu từ những năm 1990 ở Karelia, một vùng dân cư thưa thớt ở Phần Lan giáp với Nga, và dân sống tại vùng này tương đồng về di truyền. “Ở khu vực biên giới này, cuộc sống theo phong cách thời đại máy tính và phong cách nông nghiệp tự cung tự cấp đối diện nhau trong một không gian nhỏ hẹp”, Lucius nói và cho rằng, trường hợp này giống như một phòng thí nghiệm thực tế.
Trong khi ở phía Phần Lan, giới trẻ hay bị các bệnh như viêm mũi dị ứng và dị ứng lạc (đậu phộng), thì ở phía Nga lại hiếm xảy ra các bệnh dị ứng này. Với bệnh tiểu đường typ 1, sự khác biệt cũng rất lớn.
Nhiều biểu hiện cho thấy, có một tỷ lệ đáng kể vi khuẩn từng sinh sống trong ruột người trước đây nay đã tuyệt chủng. Phân tích chất bài tiết của con người trong các công trình khai quật khảo cổ cũng cho thấy điều đó. Những chiếc “xúc xích” hóa thạch cổ xưa không chỉ nói lên nhiều điều về những gì con người đã ăn hàng ngàn năm trước, mà hệ vi sinh vật trong ruột của người cổ đại có thể được tái tạo từ những hóa thạch này. Rõ ràng là tổ tiên chúng ta từng có nhiều loại vi sinh vật, vi khuẩn trong cơ thể nhiều hơn con người chúng ta ngày nay.
Một số doanh nghiệp đã tiến hành thu thập các mẫu chất bài tiết ở khắp nơi trên thế giới để nghiên cứu hệ vi sinh vật trong đó với hy vọng từ đó có thể tìm ra các loại thuốc chữa bệnh và liệu pháp điều trị mới. Phương pháp cấy phân đã được sử dụng thành công đối với bệnh nhiễm trùng Clostridium difficile, tuy nhiên với các bệnh đường ruột khác như bệnh Crohn, việc áp dụng biện pháp này không có hiệu quả.
Do đó, có đề xuất thành lập ngân hàng chất bài tiết (phân). Mô hình cho dự án Microbiota Vault tiên tiến nhất là boong ke chứa các loại hạt giống của nhiều loại cây trồng ở Spitsbergen để gìn giữ cho muôn đời sau. Từ năm 2028, hệ vi sinh vật của con người cũng sẽ được lưu trữ theo cách tương tự. Mục tiêu là “xác định, thu thập và bảo quản lâu dài nhiều loại vi sinh vật nhất có thể trước khi chúng biến mất vĩnh viễn dưới ảnh hưởng ngày càng tăng của các yếu tố văn minh như lạm dụng thuốc kháng sinh hoặc dinh dưỡng không lành mạnh”. Trước khi làm những việc to tát đó, hãy bảo vệ hệ vi sinh vật của người bản địa trước khi nó bị mai một vì lối sống hiện đại ngày nay.