Vi khuẩn biết hợp tác và hy sinh vì đồng loại

Hợp tác và hy sinh khá phổ biến ở động vật, chứ không phải là hành vi "độc quyền" của con người. Trong thế giới vi mô, ngay cả những sinh vật nhỏ bé như vi khuẩn cũng biết áp dụng chiến lược đó để bảo đảm sự tồn vong của cộng đồng.

Hành vi hy sinh sự sống của bản thân để đem lại lợi ích cho cộng đồng được coi là biểu hiện cao nhất của tinh thần hợp tác.

Các nhà khoa học của Viện Vi trùng học Thụy Sỹ và Đại học British Columbia (Canada) khẳng định, hành vi hợp tác theo kiểu tự hủy diệt rất cần thiết đối với sự sinh tồn của Salmonella typhimurium, vi khuẩn gây độc thức ăn. Mới đây, hơn 1.400 người Mỹ đã bị tiêu chảy, sốt, thương hàn và co rút thành bụng sau khi ăn hạt tiêu jalapeño từ Mexico.

Ngộ độc thực phẩm bắt đầu “tác quái” khi ai đó ăn những thứ nhiễm khuẩn Salmonella. Để gây nhiễm độc, vi khuẩn phải xâm nhập vào ruột. Với sự hiện diện của rất nhiều loại vi sinh vật, bộ máy tiêu hóa của con người là một môi trường khắc nghiệt đối với những vi khuẩn có ý định xâm lược từ bên ngoài. Ngay cả khi đánh bại các vi sinh vật “bản xứ”, chúng vẫn có thể bị tiêu diệt bởi hệ miễn dịch của con người. 

Vi khuẩn Salmonella typhimurium (màu đỏ) tấn công các tế bào ở thành ruột. (Ảnh: Endiet.com)

Nghiên cứu cho thấy vi khuẩn Salmonella sống sót nhờ chiến thuật hợp tác được mã hóa trong gene của chúng. Tất cả vi khuẩn có cấu tạo gene giống hệt nhau, nhưng chúng sẽ tách thành hai nhóm nhỏ hơn.

Chia tách xong, một nhóm trú ngụ bên trong hốc ruột và chờ đợi, trong khi nhóm kia tấn công các các tế bào ở thành ruột. Khi các tế bào bị tấn công, hệ miễn dịch của cơ thể sẽ đáp trả và vi khuẩn bị tiêu diệt. Tuy nhiên, sự hy sinh của chúng không vô nghĩa, bởi chúng đã kịp gây nên tình trạng viêm nhiễm trên diện rộng để quét sạch nhiều vi sinh vật trong ruột. Khi những kẻ cạnh tranh biến mất, nhóm vi khuẩn còn lại có thể sinh sôi nảy nở để mở rộng phạm vi viêm nhiễm.

Hai nhóm vi khuẩn có cấu trúc gene giống hệt nhau, nhưng tại sao chỉ một số có xu hướng hy sinh bản thân? Sự khác biệt phát sinh từ quá trình sắp xếp ngẫu nhiên các protein và các phân tử khác trong giai đoạn phân chia tế bào. Vì thế mà tất cả vi khuẩn đều có những gene quy định hành vi tự hủy diệt, nhưng chỉ một số thể hiện những gene đó.

Các nhà nghiên cứu cho rằng đó là sự thích nghi hợp lý. Nếu hai nhóm vi khuẩn có cấu trúc gene khác nhau, những gene quy định hành vi hủy diệt sẽ nhanh chóng biến mất. Thay vào đó, nếu một tỷ lệ vi khuẩn nhất định được “lập trình” để chấp nhận hi sinh, đồng loại của chúng sẽ có cơ hội sống sót (và những người vô tình đưa chúng vào dạ dày sẽ phải trả giá).