Một trong những ứng cử viên mới nhất trong cuộc chiến chống lại bệnh nhiễm trùng kháng thuốc là bọ chôn xác Mỹ – chú bọ cánh cứng thân màu đen chấm đỏ và râu có chóp màu cam. Loài vật chui rúc dưới lòng đất, ít được biết đến này có thể nắm giữ chìa khóa phát triển thế hệ thuốc kháng sinh tiếp theo.

Khả năng chống chịu với thuốc trừ sâu mạnh

Loài bọ chôn xác chuyên vận chuyển xác chết, công việc này khiến nó thường xuyên tiếp xúc với vô số mầm bệnh.

Chẳng hạn, để nuôi con non, loài bọ này tìm xác những con vật nhỏ mang đầy mầm bệnh như chuột, cầy thảo nguyên và chim chóc. Sau khi đánh hơi thấy cái xác từ khoảng cách xa tới hơn 3 km, con bọ cùng bạn tình lập tức mò tới và chôn vùi cái xác, loại bỏ phần lông hoặc lông vũ, cuộn tròn chúng lại và phủ lên dịch tiết từ miệng và hậu môn, nhằm giữ quả cầu tươi trong nhiều tuần hoặc hơn. Quả cầu này là nơi trú ẩn và nguồn thức ăn cho con non sau này mà hai con bọ cùng nhau nuôi dưỡng – một ví dụ độc đáo về sự chăm sóc từ cả cha và mẹ trong thế giới côn trùng.

Nhưng dù khéo léo và ngoan cường tới đâu, loài bọ này đang gặp nguy hiểm vì mất nơi sống và thay đổi môi trường. Một nghiên cứu gần đây trên tạp chí PLOS One đã tìm hiểu neonicotinoid ảnh hưởng thế nào tới loài bọ chôn xác. Neonicotinoid có nguồn gốc từ nicotine, là loại thuốc trừ sâu phổ biến nhất ở Mỹ vì có khả năng giúp kiểm soát quần thể sâu bệnh bằng cách phá vỡ các chất dẫn truyền thần kinh của chúng. Không chỉ ảnh hưởng tới sâu bệnh, neonicotinoid cũng có thể gây tác động tương tự với những loài côn trùng không gây hại khác, ví dụ như bọ cánh cứng chôn xác.

Trước đây, các nhà khoa học từ nghiên cứu này từng tìm hiểu và ghi lại quá trình tử vong của các con bọ hung trưởng thành khi tiếp xúc với neonicotinoid, và họ tò mò muốn biết bọ chôn xác liệu có chịu chung số phận ấy.

Ngạc nhiên thay, những con bọ tiếp xúc với neonicotinoid lại phục hồi vô cùng nhanh chóng. Thử nghiệm này đã hé lộ một bí ẩn quan trọng của loài bọ chôn xác: chúng có khả năng giải độc có một không hai.

“Chúng lật ngửa, co giật, hiếu động thái quá, chúng giang cánh ra nhưng không bay”, đồng tác giả nghiên cứu Wyatt Hoback, nhà côn trùng học tại Đại học bang Oklahoma, cho biết. Chúng quằn quại nhưng không tử vong giống như hầu hết các loài côn trùng khác. “Thường thì loạt triệu chứng này sẽ dẫn tới cái chết của côn trùng. Nhưng thú vị là, loài bọ chôn xác Mỹ hành động như thể say xỉn và sắp chết tới nơi rồi, nhưng ngày hôm sau thì chúng bình thường trở lại”.

Loại thuốc mới tiềm năng từ khả năng phục hồi của bọ chôn xác

Từ phát hiện này, các nhà khoa học rút ra được hai bài học lớn.

Đầu tiên, đúng là bọ chôn xác có thể sống sót sau nhiễm độc, nhưng hành vi thay đổi do độc chất lại khiến chúng yếu thế trước sự tấn công của kẻ săn mồi và giảm thời gian chúng kiếm ăn, cho thấy nhu cầu giảm thiểu thuốc trừ sâu neonicotinoid ngoài tự nhiên. Nếu khắc phục được vấn đề này, loài bọ chôn xác sẽ có không gian để sinh sôi nảy nở và rời khỏi danh sách Các loài bị đe dọa (2020).

Thứ hai, khả năng hồi phục sau khi nhiễm độc của chúng cho thấy những con bọ cánh cứng này hứa hẹn tiềm năng y học hữu ích cho con người.

Trên thực tế, những con bọ trải qua thử nghiệm chưa từng tiếp xúc với thuốc trừ sâu trước đó. Chính điều này khiến các nhà nghiên cứu tin rằng chúng đã tiến hóa các chất giải độc sinh học nhờ lối sống độc đáo của mình. Có thể, việc thường xuyên tiếp xúc với vi khuẩn ăn thịt và nhiều mầm bệnh khác đã giúp loài bọ chôn xác phát triển một hệ thống phòng thủ tự nhiên để tự vệ trước các chất gây hại.

Hiện nay, các nhà nghiên cứu đang tìm hiểu bộ gene và hệ vi sinh vật của loài bọ chôn xác, bao gồm dịch tiết từ miệng và hậu môn, để xác định những gene và loại bị khuẩn độc nhất vô nhị nào giúp chúng giải độc neonicotinoid và bảo quản thịt ở nhiệt độ phòng. Cho đến nay, các nhà khoa học đã nuôi cấy 11 loại vi khuẩn khác nhau lấy từ bọ chôn xác, một trong số đó là loài hoàn toàn mới mà khoa học chưa biết đến. Việc giải trình tự phân tử có thể xác định được loại vi khuẩn đó là gì, nhưng các nhà khoa học vẫn còn nhiều việc phải làm để hiểu cơ chế hoạt động của vi khuẩn.

Một ngày nào đó, kết quả từ nghiên cứu vi khuẩn của bọ chôn xác có thể cung cấp phương pháp điều trị những vấn đề chết người, gây đau đầu cho ngành y hiện nay. Ví dụ như tụ cầu vàng Staphylococcus aureus kháng methicillin (MRSA) – loại tụ cầu khuẩn có khả năng kháng một số loại kháng sinh. Đây là một vấn đề đáng lo ngại ở các bệnh viện và các vận động viên chuyên nghiệp, vì mầm bệnh hung dữ này có khả năng ăn mòn mô sống.

“Nếu tìm ra được cách mà bọ chôn xác xử lý mọi thứ từ hoại thư đến tụ cầu vàng trong môi trường, thì ta có khả năng giải trình tự các protein cụ thể liên quan và biến nó thành một loại thuốc” - Hobackcho biết.

Các nhà khoa học đang tiếp tục nghiên cứu những con bọ tiếp xúc với thuốc trừ sâu và phục hồi, quan sát việc tiếp xúc này có thể kích thích những gene cứu mạng nào bật lên. Quá trình “tăng cường điều hòa” này có thể dẫn đến việc sản xuất nhiều protein giúp giải quyết các mối nguy từ môi trường như độc tố hoặc đáp ứng các nhu cầu khác của tế bào.

Giáo sư sinh học phân tử Immo Hansen (Đại học bang New Mexico), người cộng tác nghiên cứu bọ chôn xác Mỹ với Hoback, tin rằng dựa trên những kết quả nghiên cứu trước đây và hiện nay, loài bọ cánh cứng này cùng vi sinh vật của chúng có thể nắm giữ chìa khóa cho thế hệ thuốc kháng sinh tiếp theo. “Chúng nhất định có những đặc tính kháng khuẩn mà [chúng ta] có thể sử dụng để chống lại tình trạng nhiễm trùng do vi khuẩn ở người”, Hansen nói.

Dù tiếp xúc với thuốc trừ sâu hay thịt thối rữa, chức năng sinh lý của bọ chôn xác vẫn cứu mạng được chúng, nhiều khả năng là dưới hình thức tăng cường điều hòa gene để bảo vệ và bảo đảm chúng khỏe mạnh. Ngành y sẽ có bước tiến vượt bậc và sức khỏe của con người sẽ được cải thiện đáng kể, nếu chúng ta hiểu rõ hơn về khả năng kỳ diệu này của loài bọ cánh cứng này.