Vi khuẩn là những sinh vật đơn bào, siêu nhỏ phát triển mạnh trong những môi trường khác nhau. Những sinh vật này có thể sống trong đất, đại dương và bên trong ruột người.
Mối quan hệ của con người với vi khuẩn rất phức tạp. Đôi khi vi khuẩn cho chúng ta một bàn tay giúp đỡ, chẳng hạn như bằng cách vắt sữa vào sữa chua hoặc giúp tiêu hóa. Trong các trường hợp khác, vi khuẩn là phá hoại, gây ra các bệnh như viêm phổi và kháng methicillin Staphylococcus aureus (MRSA).
Kết cấu
Vi khuẩn (số ít: vi khuẩn) được phân loại là sinh vật nhân sơ, là những sinh vật đơn bào có cấu trúc bên trong đơn giản, không có nhân và chứa DNA trôi nổi tự do trong một khối xoắn, giống như sợi, gọi là nucleoid, hoặc riêng rẽ, miếng tròn gọi là plasmid. Ribosome là đơn vị hình cầu trong tế bào vi khuẩn nơi protein được tập hợp từ các axit amin riêng lẻ bằng cách sử dụng thông tin được mã hóa trong RNA ribosome.
Các tế bào vi khuẩn thường được bao quanh bởi hai lớp bảo vệ: thành tế bào bên ngoài và màng tế bào bên trong. Một số vi khuẩn, như mycoplasmas, hoàn toàn không có thành tế bào. Một số vi khuẩn thậm chí có thể có lớp bảo vệ ngoài cùng thứ ba gọi là viên nang. Các phần mở rộng giống như roi thường che phủ bề mặt của vi khuẩn - những phần dài gọi là Flagella hoặc phần ngắn gọi là pili - giúp vi khuẩn di chuyển xung quanh và bám vào vật chủ.
Phân loại
Một vài tiêu chí khác nhau được sử dụng để phân loại vi khuẩn. Các sinh vật có thể được phân biệt bởi bản chất của thành tế bào của chúng, bởi hình dạng của chúng, hoặc bởi sự khác biệt trong cấu trúc di truyền của chúng.
Nhuộm Gram là xét nghiệm được sử dụng để xác định vi khuẩn bằng thành phần của thành tế bào của chúng, được đặt tên là Hans Christian Gram, người đã phát triển kỹ thuật này vào năm 1884. Thử nghiệm nhuộm vi khuẩn gram dương hoặc vi khuẩn không có màng ngoài. Vi khuẩn gram âm không nhận vết bẩn. Ví dụ, Phế cầu khuẩn (S. pneumoniae), gây viêm phổi, là một loại vi khuẩn gram dương, nhưng Escherichia coli (E coli) và Vibrio cholerae, gây ra bệnh tả, là vi khuẩn gram âm.
Có ba hình dạng vi khuẩn cơ bản: Vi khuẩn tròn gọi là cocci (số ít: coccus), hình trụ, dạng viên nang được gọi là trực khuẩn (số ít: trực khuẩn); và vi khuẩn xoắn ốc, được gọi là spirilla (số ít: spirillum). Hình dạng và cấu hình của vi khuẩn thường được phản ánh trong tên của chúng. Ví dụ, sữa đông Lactobacillus acidophilus là trực khuẩn và gây viêm phổi S. pneumoniae là một chuỗi cocci. Một số vi khuẩn có hình dạng khác, chẳng hạn như thân cây, hình vuông hoặc ngôi sao.
Sinh sản
Hầu hết các vi khuẩn nhân lên bởi một quá trình gọi là phân hạch nhị phân, theo Đại học Nông nghiệp và Khoa học Đời sống Đại học Cornell. Trong quá trình này, một tế bào vi khuẩn duy nhất, được gọi là "cha mẹ", tạo ra một bản sao DNA của nó và phát triển lớn hơn bằng cách nhân đôi nội dung tế bào của nó. Sau đó, tế bào tách ra, đẩy vật liệu trùng lặp ra và tạo ra hai tế bào "con gái" giống hệt nhau.
Một số loài vi khuẩn, chẳng hạn như vi khuẩn lam và vi khuẩn, sinh sản qua chồi. Trong trường hợp này, tế bào con phát triển như một nhánh con của bố mẹ. Nó bắt đầu như một nub nhỏ, phát triển cho đến khi nó có cùng kích thước với bố mẹ của nó và tách ra.
DNA được tìm thấy ở cha mẹ và con cái sau khi phân hạch hoặc nảy chồi hoàn toàn giống nhau. Do đó, các tế bào vi khuẩn đưa biến thể vào vật liệu di truyền của chúng bằng cách tích hợp DNA bổ sung, thường là từ môi trường xung quanh, vào bộ gen của chúng. Điều này được gọi là chuyển gen ngang; biến thể di truyền thu được đảm bảo rằng vi khuẩn có thể thích nghi và tồn tại khi môi trường của chúng thay đổi.
Có ba cách chuyển gen ngang xảy ra: biến đổi, tải nạp và liên hợp.
Biến đổi là quá trình chuyển gen ngang phổ biến nhất và xảy ra khi các đoạn DNA ngắn được trao đổi giữa người cho và người nhận. Sự tải nạp, thường chỉ xảy ra giữa các vi khuẩn có liên quan chặt chẽ, đòi hỏi người cho và người nhận phải chuyển DNA bằng cách chia sẻ các thụ thể bề mặt tế bào. Sự kết hợp đòi hỏi sự tiếp xúc vật lý giữa các thành tế bào của vi khuẩn; DNA chuyển từ tế bào của người hiến sang người nhận. Thông qua liên hợp, một tế bào vi khuẩn có thể chuyển DNA đến các tế bào nhân chuẩn (sinh vật đa bào). Hỗ trợ kết hợp trong việc lan truyền các gen kháng kháng sinh.
Vi khuẩn trong sức khỏe con người và bệnh tật
Vi khuẩn có thể có lợi cũng như gây bất lợi cho sức khỏe con người. Vi khuẩn commensal, hoặc "thân thiện", chia sẻ không gian và tài nguyên trong cơ thể chúng ta và có xu hướng hữu ích. Có khoảng 10 lần tế bào vi khuẩn so với tế bào người trong cơ thể chúng ta; số lượng lớn nhất của các loài vi sinh vật được tìm thấy trong ruột, theo bài báo năm 2012 của nhà vi trùng học David A. Relman trên tạp chí Nature.
Ruột người là một môi trường thoải mái cho vi khuẩn, với nhiều chất dinh dưỡng có sẵn cho nguồn gốc của chúng. Trong một bài báo đánh giá năm 2014 được công bố trên Tạp chí Gastroenterology của Mỹ, các tác giả đã đề cập rằng vi khuẩn đường ruột và các vi sinh vật khác, chẳng hạn như các chủng hữu ích của E coli và Liên cầu khuẩn, hỗ trợ tiêu hóa, ngăn chặn sự xâm nhập của vi khuẩn gây bệnh và giúp phát triển hệ thống miễn dịch. Hơn nữa, sự gián đoạn của vi khuẩn đường ruột có liên quan đến một số tình trạng bệnh. Ví dụ, bệnh nhân mắc bệnh Crohn có phản ứng miễn dịch tăng lên chống lại vi khuẩn đường ruột, theo một đánh giá năm 2003 được công bố trên tạp chí The Lancet.
Các vi khuẩn khác có thể gây nhiễm trùng. Một số vi khuẩn - từ cái gọi là nhóm A Liên cầu khuẩn, Clostridium perfringens (C. perfringens), E coli và S. aureus có thể gây nhiễm trùng mô mềm hiếm gặp nhưng nghiêm trọng gọi là viêm cân hoại tử (đôi khi được gọi là vi khuẩn ăn thịt). Theo Trung tâm kiểm soát và phòng ngừa dịch bệnh (CDC), nhiễm trùng này ảnh hưởng đến các mô xung quanh cơ, dây thần kinh, mỡ và mạch máu; nó có thể được điều trị, đặc biệt là khi bị bắt sớm.
Kháng kháng sinh
Thuốc kháng sinh thường được sử dụng để điều trị nhiễm khuẩn. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, việc sử dụng kháng sinh không đúng cách và không cần thiết đã thúc đẩy sự lây lan của một số chủng vi khuẩn kháng kháng sinh.
Trong trường hợp kháng kháng sinh, vi khuẩn truyền nhiễm không còn mẫn cảm với kháng sinh hiệu quả trước đây. Theo CDC, ít nhất 2 triệu người ở Hoa Kỳ bị nhiễm vi khuẩn kháng kháng sinh mỗi năm, dẫn đến cái chết của ít nhất 23.000 người.
"Hầu như bất kỳ bệnh nhiễm trùng nào bạn có thể nghĩ đến bây giờ đã được xác định là có liên quan đến mức độ kháng thuốc", Tiến sĩ Christopher Crnich, một bác sĩ bệnh truyền nhiễm và nhà dịch tễ học bệnh viện tại Bệnh viện Đại học Wisconsin và Bệnh viện Cựu chiến binh Madison nói. "Có rất ít bệnh nhiễm trùng mà hiện tại chúng tôi điều trị ở những nơi nhiễm trùng do vi khuẩn kháng thuốc không phải là vấn đề lâm sàng."
MRSA, ví dụ, là một trong những chủng vi khuẩn kháng kháng sinh khét tiếng hơn; nó kháng methicillin và các loại kháng sinh khác dùng để điều trị Tụ cầu khuẩn nhiễm trùng, được mua chủ yếu thông qua tiếp xúc với da. Nhiễm trùng MRSA xảy ra ở các cơ sở chăm sóc sức khỏe như bệnh viện và viện dưỡng lão, nơi nó có thể dẫn đến viêm phổi hoặc nhiễm trùng máu. MRSA cũng lan truyền trong cộng đồng, đặc biệt là trong các tình huống có nhiều da tiếp xúc, tiếp xúc vật lý khác và sử dụng thiết bị dùng chung - ví dụ, giữa các vận động viên, trong tiệm xăm, và trong các cơ sở chăm sóc ban ngày và trường học. MRSA mắc phải trong cộng đồng thường gây ra nhiễm trùng da nghiêm trọng.
Một khía cạnh quan trọng của việc chống lại tình trạng kháng kháng sinh là cẩn thận về việc sử dụng chúng. "Điều đó rất quan trọng đối với chúng tôi để sử dụng kháng sinh một cách thông minh", Crnich nói với LiveScience. "Bạn chỉ muốn sử dụng một loại kháng sinh khi bạn bị nhiễm vi khuẩn rõ ràng."
Bài viết này được cập nhật vào ngày 25 tháng 4 năm 2019, bởi Rachel Ross.
