Có lẽ việc quá quan tâm đến vi khuẩn không phải là việc tốt. Louis Pasteur, nhà hóa học kiêm nhà vi khuẩn học vĩ đại người Pháp, là người luôn bận tâm đến vi khuẩn đến mức ông luôn dùng một chiếc kính lúp quan sát thật kỹ các món ăn được bày ra trước mặt mình, có lẽ chính vì thói quen này mà hiếm khi nào ông được ai đó mời dùng bữa.
Thật thế, việc trốn chạy khỏi vi khuẩn cũng chẳng ích gì, vì chúng luôn xuất hiện trong và quanh bạn, với một số lượng mà bạn chẳng bao giờ có thể hình dung được. Nếu bạn đang ở tình trạng sức khỏe tốt và là người tương đối giữ vệ sinh tốt thì bạn mang trên mình độ một nghìn tỷ vi khuẩn – trên da bạn có khoảng một trăm nghìn vi khuẩn/centimet vuông. Chúng ở đó để ăn sạch khoảng mười tỷ tế bào da lão hóa mà bạn thải ra mỗi ngày, ngoài ra còn có các loại dầu và các khoáng chất thoát ra ngoài qua các lỗ chân lông. Bạn tạo ra thức ăn và điều kiện thích hợp cho sự sống của chúng. Bù lại, chúng giúp bạn có được mùi cơ thể.
Và đó chỉ là các vi khuẩn sống trên da bạn. Ngoài ra còn có hàng nghìn tỷ vi khuẩn tồn tại trong ruột và mũi của bạn, chúng bám vào tóc và lông mi của bạn, chúng bơi lội trên tròng mắt của bạn, chúng khoan thủng men răng của bạn. Chỉ riêng hệ tiêu hóa của bạn cũng chứa hơn một trăm nghìn tỷ các vi sinh vật, gồm ít nhất bốn trăm loại. Một số xử lý các loại đường, một số xử lý các loại tinh bột, một số tấn công các vi khuẩn khác. Một lượng đáng kể các vi khuẩn, chẳng hạn loài spirochete trong ruột, dường như chẳng thực hiện chức năng gì. Dường như chúng thích ở bên bạn. Mỗi người đều mang trong mình khoảng 10 nghìn triệu triệu tế bào, nhưng có khoảng 100 nghìn triệu triệu tế bào vi khuẩn. Tóm lại, chúng chiếm phần lớn nơi chúng ta. Dĩ nhiên, từ góc độ của chúng, chúng ta chỉ là một phần nhỏ của chúng.
Vì loài người to lớn và có đủ khôn ngoan để sản xuất và tận dụng các loại thuốc kháng sinh cũng như các loại thuốc tẩy rửa, chúng ta thường tự thuyết phục rằng mình có thể kiểm soát được các vi khuẩn. Bạn không tin sao? Vi khuẩn không thể xây dựng các thành phố hoặc có cấu trúc xã hội tốt, nhưng chúng sẽ xuất hiện khi mặt trời nổ tung. Đây là hành tinh của chúng và chúng ta xuất hiện trên hành tinh này bởi vì chúng cho phép chúng ta xuất hiện.
Đừng bao giờ quên rằng vi khuẩn đã tiến hóa suốt hàng tỷ năm mà không cần đến chúng ta. Chúng ta không thể sống được một ngày nếu không có chúng. Chúng xử lý chất thải của chúng ta và biến chất thải này thành thực phẩm; nếu không có sự gặm nhấm cần cù của vi khuẩn thì không có sự phân hủy. Chúng tinh chế nước và giúp đất trồng trở nên hiệu quả. Vi khuẩn tổng hợp các vitamin trong ruột của chúng ta, chuyển hóa các loại thức ăn chúng ta đưa vào cơ thể thành các loại đường và polisaccarit hữu ích và chiến đấu với các vi sinh vật lạ xâm nhập vào cơ thể chúng ta qua thực quản.
Chúng ta hoàn toàn phụ thuộc vào vi khuẩn để có được nitơ từ không khí và chuyển hóa nó thành các nucleotide và các loại axít amin hữu ích. Đây quả là một kỳ công. Theo lời Margulis và Sagan thì, để làm được điều đó trong công nghiệp (chẳng hạn khi chế biến phân bón) các nhà sản xuất phải nung nóng nguồn nguyên liệu lên 500 độ C và nén chúng với áp suất lớn hơn ba trăm lần so với áp suất bình thường. Vi khuẩn không ngừng làm việc này trong sự thầm lặng vì không một sinh vật to lớn nào có thể sống sót mà không cần đến nitơ do chúng chuyển hóa. Trên hết, các vi sinh vật cung cấp cho chúng ta lượng không khí cần thiết và giúp khí quyển được ổn định. Vi sinh vật, kể cả vi khuẩn xyano hiện đại, cung cấp lượng oxy cần thiết cho quá trình hô hấp của chúng ta. Tảo và các vi sinh vật khác ở biển thải ra khoảng 150 tỷ kg oxy mỗi năm.
Và chúng sinh sản rất nhanh. Bình quân chúng có thể sinh sôi trong vòng mười phút; loài vi khuẩn Clostridium perfringen, nguyên nhân gây chứng hoại tử, có thể sinh sôi trong vòng chín phút. Với tốc độ như thế, chỉ trong hai ngày, một vi khuẩn đơn lẻ có thể sinh sôi với số lượng nhiều hơn lượng hạt proton trong vũ trụ. “Nếu có đủ nguồn dinh dưỡng, một tế bào vi khuẩn đơn lẻ có thể tạo ra 280.000 tỷ tế bào vi khuẩn mới chỉ trong một ngày”, theo lời nhà hóa sinh đoạt giải Nobel tên là Christian de Duve.
Tỷ lệ đột biến nơi vi khuẩn là 1/1.000.000. Thường thì sự đột biến không phải là điều tốt cho chúng, nhưng trong một vài trường hợp vi khuẩn đột biến có khả năng tránh né được tác dụng của các loại thuốc kháng sinh. Với khả năng này, vi khuẩn đột biến có thể phát triển và có thêm những khả năng mới. Vi khuẩn có khả năng chia sẻ thông tin. Theo lời Margulis và Sagan thì, bất kỳ thay đổi thích nghi nào xảy ra ở bất kỳ khu vực nào trong thế giới vi khuẩn cũng có thể lan tràn khắp nơi.
Các nhà khoa học ở Australia đã tìm thấy các vi sinh vật được gọi là Thiobacillus concretivoran sống (thực ra chúng không thể tồn tại trong môi trường khác hơn) trong axít sunfuric đậm đặc có thể phân hủy được kim loại. Một loài khác được gọi là Micrococcus Radiophilus được khám phá khi chúng đang sống ung dung trong các bể chứa rác thải của các lò phản ứng hạt nhân, thức ăn của chúng là pluton và mọi hóa chất khác ở đó. Chúng ta có thể nói rằng vài loài vi khuẩn có khả năng trung hòa những hóa chất mà chúng nhận thấy rằng không có lợi cho chúng.
Chúng có thể sống dưới đáy bùn sôi sục, sâu bên trong các loại đá, dưới đáy biển, các lớp băng tuyết tại Nam cực và bảy dặm dưới Thái Bình Dương với áp suất lớn hơn gấp một nghìn lần so với áp suất trên bề mặt, hoặc tương đương áp suất khi bị đè nén bởi năm mươi chiếc máy bay chuyên chở hành khách loại lớn. Một số loài dường như không thể hủy diệt được. Theo tờ Economist thì, loài Deinococcus radioduran “gần như không chịu tác hại nào từ năng lực phóng xạ”. Bạn hãy cho nổ tung DNA của nó bằng chất phóng xạ và các mảnh vỡ này lập tức tái dựng “giống như những cánh tay của loài quái vật bất tử trong một tập phim kinh dị”.
Có lẽ loài vi khuẩn có khả năng tồn tại phi thường nhất được khám phá chính là loài Streptococcus hồi sinh từ các ống kính máy ảnh đậy kín được đặt trên mặt trăng suốt hai năm. Tóm lại, chỉ có vài môi trường mà vi khuẩn không thể tồn tại được. “Ngay cả khi chúng ta đưa các máy thông dò xuống các miệng núi lửa dưới đáy đại dương, tại đây nhiệt độ cao đến mức các máy thông dò có thể tan chảy, vi khuẩn vẫn có thể sống sót”, Victoria Bennett nói.
Vào thập niên 1920, hai nhà khoa học của Đại học Chicago, Edson Bastin và Frank Greer, công bố rằng họ đã xác định được từ các giếng dầu các chủng vi khuẩn sống tại độ sâu hai nghìn foot. Công bố của họ được xem là điều ngớ ngẩn vì khi ấy người ta cho rằng không gì có thể sống sót ở độ sâu hai nghìn foot và suốt bốn mươi năm sau đó người ta vẫn cho rằng các thiết bị của họ đã bị nhiễm các vi khuẩn từ trên bề mặt. Ngày nay chúng ta biết rằng có nhiều loài vi khuẩn tồn tại sâu trong lòng đất, trong số này có nhiều loài không liên hệ gì đến thế giới hữu cơ. Chúng ăn đá, nói đúng ra là chúng ăn các chất liệu trong đá – sắt, lưu huỳnh, mangan, và vân vân. Và chúng cũng hô hấp bằng những thứ rất lạ – sắt, crom, coban, thậm chí cả urani. Quá trình này giúp cô đặc vàng, đồng và các kim loại quý hiếm khác, và có lẽ cũng giúp làm lắng đọng dầu hỏa và ga. Thậm chí người ta còn tin rằng chính quá trình gặm nhấm không mệt mỏi của chúng đã tạo ra lớp vỏ cứng của trái đất.
Ngày nay một số nhà khoa học cho rằng có lẽ có khoảng 100 nghìn tỷ tấn vi khuẩn sống dưới chân chúng ta tạo thành các hệ sinh thái tự dưỡng – viết tắt là SliME. Thomas Gold ước đoán rằng nếu bạn đưa toàn bộ vi khuẩn trong lòng đất lên bề mặt trái đất, chúng sẽ bao phủ mặt đất dưới độ sâu 5 foot. Nếu lời ước đoán này đúng, có lẽ có nhiều sự sống trong lòng đất hơn so với trên bề mặt trái đất.
Ở độ sâu trong lòng đất, vi khuẩn giảm thiểu kích cỡ và trở nên cực kỳ chậm chạp. Loài sống động nhất trong lòng đất có thể chỉ sinh sản sau mỗi một thế kỷ, một số loài chỉ sinh sản sau mỗi năm trăm năm. Tờ Economist nói: “Dường như bí quyết để có được sự trường thọ là đừng hoạt động quá nhiều”. Khi điều kiện sống trở nên khắc nghiệt, vi khuẩn sẵn sàng đóng cửa mọi hệ thống và chờ đợi điều kiện thuận lợi hơn. Năm 1997 các nhà khoa học hoạt hóa thành công các bào tử đã ngủ đông suốt tám mươi năm tại một thư viện ở Trondheim, Na Uy. Các vi sinh vật khác đã hồi sinh sau khi được cho vào một thùng trong đó có chứa loại thịt 118 năm tuổi và một thùng chứa loại bia 166 năm tuổi. Năm 1996, các nhà khoa học tại Viện khoa học Nga khẳng định rằng họ đã hoạt hóa được các vi khuẩn đóng băng tại tầng đất đóng băng vĩnh cửu thuộc Siberia suốt ba triệu năm. Nhưng kỷ lục về khả năng tồn tại của vi khuẩn chính là khám phá của Russell Vreeland và các đồng nghiệp tại Đại học West Chester ở Pennsylvania vào năm 2000, khi ấy họ công bố rằng họ đã hoạt hóa được loài vi khuẩn 250 triệu năm tuổi được gọi là loài Bacillus permian bị mắc kẹt trong lớp trầm tích muối ở độ sâu hai nghìn foot tại Carlsbad, New Mexico. Nếu thế, loài vi khuẩn này còn già hơn cả độ tuổi của các lục địa.
Báo cáo này đã gặp phải sự hồ nghi từ các nhà khoa học. Nhiều nhà hóa sinh cho rằng suốt một khoảng thời gian dài như thế thì các thành phần cấu thành vi khuẩn phải bị thoái hóa đến mức vô dụng trừ khi chúng không ngừng thức tỉnh. Tuy nhiên, nếu vi khuẩn không ngừng thức tỉnh thì cũng không có đủ nguồn năng lượng để chúng tồn tại lâu như thế.
“Chúng ta có tin rằng”, các nhà khoa học Do Thái viết, “trong 250 triệu năm loài Bacillus permian liên tục thay đổi cấu trúc gen ở tốc độ được tạo ra trong phòng thí nghiệm chỉ trong 3–7 ngày?”. Đáp lại, Vreeland cho rằng “trong phòng thí nghiệm vi khuẩn tiến hóa nhanh hơn so với trong thế giới tự nhiên”.
Có thể.
Có một điều đáng chú ý trong thời đại này là, hầu hết các sách giáo khoa đều chia thế giới sống thành hai phạm trù – thực vật và động vật. Hầu như người ta không nói đến vi sinh vật. Các amip và các sinh vật đơn bào được xem là động vật nguyên sinh và các loại tảo được xem là thực vật nguyên sinh. Vi khuẩn cũng được xếp vào loại thực vật, mặc dù mọi người đều biết rằng chúng không phải thực vật. Mãi đến cuối thế kỷ mười chín nhà khoa học người Đức tên là Ernst Haeckel đề xuất rằng vi khuẩn nên được xếp vào một phạm trù độc lập, ông gọi đó là Monera, nhưng mãi đến những năm 1960 chỉ vài nhà sinh học chấp nhận đề xuất này. (Tôi xin lưu ý rằng cuốn Từ điển đáng tin cậy của tôi, American Heritage, xuất bản từ năm 1969 không hề nói đến thuật ngữ này).
Nhiều sinh vật trong thế giới hữu hình cũng không được phân loại hợp lý. Nấm, mốc và men gần như luôn được xếp loại thực vật, dù rằng chúng gần như chẳng liên quan gì đến thế giới thực vật – cách chúng sinh sản và hô hấp. Về mặt cấu trúc, chúng có nhiều điểm chung với động vật qua việc hình thành tế bào từ kitin, một chất liệu giúp chúng có kết cấu đặc trưng. Kitin cũng được dùng để tạo ra lớp vỏ cứng của các loài côn trùng và móng vuốt của động vật. Trên hết, không giống mọi loài thực vật, nấm không quang hợp, thế nên chúng không có chất diệp lục và không có màu xanh. Thay vì thế chúng phát triển trực tiếp từ nguồn thực phẩm của chúng, nguồn thực phẩm này có thể là bất kỳ thứ gì. Nấm sẽ hút lưu huỳnh từ các bức tường bê–tông hoặc làm phân hủy những thứ xuất hiện giữa hai ngón chân của bạn – không loài thực vật nào có thể làm được điều này. Có lẽ chỉ có một phẩm chất khiến chúng giống với thực vật là: chúng bén rễ.
Năm 1969, với nỗ lực nhằm đem lại trật tự cho việc phân loại sinh vật, một nhà sinh thái học đến từ Đại học Cornell tên là R. H. Whittaker đã công bố trên tập san Science đề xuất chia sinh vật thành năm nhánh chính – có thể gọi là năm loài – được gọi là Animalia, Plantae, Fungi, Protista, và Monera. Protista, thuật ngữ đã được đề xuất trước đó một thế kỷ bởi một nhà sinh học người Scotland tên là John Hogg, mô tả bất kỳ sinh vật nào không phải động vật cũng không phải thực vật.
Dù hệ thống mới của Whittaker là sự cải tiến mới, Protista vẫn chưa được định nghĩa rõ. Một số nhà phân tích xem đó là các đơn bào lớn hoặc các vi sinh vật nhưng một số khác lại xem đó là bất kỳ sinh vật nào không phải động vật cũng không phải thực vật – gồm có mốc, amip, thậm chí cả tảo biển, vân vân, tổng cộng lên đến 200.000 loài sinh vật khác nhau.
Thật trớ trêu, ngay khi hệ thống phân loại gồm năm nhánh của Whittaker bắt đầu tìm được chỗ đứng trong các sách giáo khoa, một viện sĩ về hưu thuộc Đại học Illinois có một khám phá khiến mọi việc thay đổi. Tên ông là Carl Woese, từ giữa thập niên 1960 ông đã lẳng lặng nghiên cứu các chuỗi gen di truyền của vi khuẩn. Vào thời ấy thì đây là một công việc khó nhọc. Phải mất cả năm trời mới có thể xử lý được một loài vi khuẩn. Theo lời Woese, khi ấy người ta chỉ biết đến 500 loài vi khuẩn, ít hơn số loài vi khuẩn có trong miệng bạn. Ngày nay chúng ta có 26.900 loài tảo, 70.000 loài nấm, và 30.800 loài amip và các vi sinh vật có liên quan với các đặc tính khác nhau.
Việc phân lập một loài vi khuẩn để nghiên cứu là việc rất khó khăn. Chỉ 1 phần trăm phát triển trong một mẻ cấy. Bạn nghĩ xem, chúng có khả năng thích nghi cực tốt trong tự nhiên, thế nhưng thật lạ khi biết nơi chúng khó tồn tại lại là đĩa cấy vi khuẩn trong phòng thí nghiệm. Bạn hãy vất chúng lên thạch trắng và rồi dù bạn có làm gì thì chúng vẫn giảm số lượng. Bất kỳ vi khuẩn nào phát triển thịnh vượng trong phòng thí nghiệm cũng được xem là điều đặc biệt dù rằng chính các nhà vi trùng học là người nghiên cứu chúng. Woese nói, “giống như việc nghiên cứu động vật qua sở thú”.
Tuy nhiên, gen di truyền giúp Woese tiếp cận với vi sinh vật từ góc độ khác. Khi làm việc, Woese nhận thấy rằng có sự phân chia cơ bản trong thế giới vi sinh vật, đây là điều trước đó không ai nghĩ đến. Một số vi sinh vật trông giống vi khuẩn và hoạt động giống vi khuẩn thực ra là một loài hoàn toàn khác – một loài đã phân nhánh từ vi khuẩn trước đây rất lâu. Woese gọi các vi sinh vật này là vi khuẩn thái cổ.
Người ta cho rằng các thuộc tính khác biệt giữa vi khuẩn và vi khuẩn thái cổ chủ yếu là sự khác biệt về lipid của chúng và sự thiếu khuyết chất được gọi là peptidoglycan. Trong thực tế chúng tạo ra một thế giới khác biệt. Sự khác biệt giữa vi khuẩn và vi khuẩn thái cổ có thể ví với sự khác biệt giữa con người với loài cua hoặc nhện. Với sự chuyên tâm, Woese đã khám phá được sự khác biệt rất cụ thể và cơ bản này.
Năm 1976, ông khiến thế giới phải ngạc nhiên – hoặc ít ra thì thế giới cũng phải chú ý đến ông – khi vẽ lại hệ thống phân chia sự sống thành 23 nhánh chứ không phải là 5 nhánh như trước đó. Ông chia 23 nhánh này thành 3 nhóm chính – Bacteria, Archaea, và Eukarya.
Các phân nhánh mới của Woese không nhận được sự tán thành hoàn toàn. Một số bác bỏ chúng vì cho rằng chúng quá nặng nề. Nhiều người không quan tâm đến chúng. Woese, theo lời Frances Ashcroft, “cảm thấy thất vọng trong cay đắng”. Nhưng dần dần hệ thống phân chia mới của ông bắt đầu khiến các nhà vi trùng học phải chú ý. Sau đó là sự chú ý của các nhà thực vật học và động vật học. Không khó để hiểu được tại sao. Theo mô hình của Woese, thế giới thực vật và động vật được phân chia thành nhiều nhánh thuộc nhóm Eukarya. Mọi loài khác thuộc các sinh vật đơn bào.
Năm 1998 nhà động vật học vĩ đại của Đại học Harvard tên là Ernst Mayr (khi ấy ông ở độ tuổi chín mươi bốn và khi tôi đang viết cuốn sách này thì ông đã gần một trăm tuổi nhưng vẫn rất khỏe mạnh) cho rằng chỉ cần chia sự sống thành hai phân khu chính. Trong một bài thuyết trình phát hành cùng cuốn Proceedings of the National Academy of Sciences, Mayr nói rằng những khám phá của Woese thú vị nhưng sai lạc cơ bản, ông nhấn mạnh, “Woeses không phải là một chuyên gia nghiên cứu sinh vật và dĩ nhiên không hiểu rõ về các nguyên tắc phân loại” – câu nói này chẳng khác nào việc nhà khoa học này nói với nhà khoa học nọ rằng anh ta không biết rằng mình đang nói gì.
Thế giới vi khuẩn, Mayr nói, “gồm không ít hơn vài nghìn chủng loài trong khi vi khuẩn thái cổ chỉ có 175 loài được xác định”. Theo Woese thì, trong số hai mươi ba phân nhánh chính này, chỉ có ba nhánh – thực vật, động vật và nấm – có kích cỡ đủ lớn để mắt thường của chúng ta có thể nhìn thấy được và ngay cả các phân nhánh này cũng chứa các chủng loài cực nhỏ. Thật thế, theo lời Woese, nếu bạn tính đếm mọi sinh vật trên hành tinh này – mọi vật sống, kể cả thực vật – vi khuẩn sẽ chiếm ít nhất 80% tổng số. Thế giới này thuộc những loài cực nhỏ.
Thế thì tại sao, một lúc nào đó trong đời bạn sẽ đặt câu hỏi, vi khuẩn lại muốn gây hại cho chúng ta? Khi chúng ta bị nóng sốt hoặc ớn lạnh, hoặc đau đớn, hoặc thậm chí tử vong, thì vi khuẩn có lợi gì trong việc này? Xét cho cùng thì một xác chết không phải là nơi trú ẩn tốt nhất đối với vi khuẩn.
Chúng ta cần nhớ rằng hầu hết các vi sinh vật đều trung tính hoặc thậm chí có lợi cho con người. Loài vi sinh vật dễ lây nhiễm nhất trên trái đất, vi khuẩn Wolbachia, hoàn toàn không gây hại cho con người – có thể nói rằng không gây hại cho mọi loài có xương sống – nhưng nếu bạn là loài tôm hoặc sâu hoặc ruồi, nó có thế khiến bạn tử vong. Tổng cộng, chỉ có 1/1.000 loài vi khuẩn là mầm bệnh của con người, theo tập san National Geographic. Ngay cả khi được xem là gần như vô hại, vi khuẩn vẫn là kẻ sát nhân xếp hàng thứ ba tại thế giới Tây phương, và thậm chí nhiều loài được cho là không có khả năng gây chết người cũng có thể khiến bạn phải điên tiết về sự tồn tại của chúng.
Việc làm cho vật chủ khó ở đương nhiên có lợi cho vi khuẩn. Các triệu chứng của bệnh thường giúp lây lan bệnh. Nôn mửa, hắt hơi và tiêu chảy là các phương cách tốt nhất để vi khuẩn có thể lây lan từ vật chủ này sang vật chủ khác. Chiến lược hiệu quả nhất là mượn trung gian truyền bệnh. Các vi khuẩn truyền nhiễm rất yêu thích loài muỗi vì vòi muỗi có thể đưa trực tiếp vi khuẩn vào dòng máu trong cơ thể, từ đó vi khuẩn có thể hoạt động ngay lập tức trước khi các cơ cấu bảo vệ của cơ thể có thể xác định được đối tượng tấn công. Đây là lý do tại sao nhiều bệnh loại A – sốt rét, sốt vàng da, sốt xuất huyết, viêm não và hàng trăm các loại bệnh khác – xuất nguồn từ vết đốt của loài muỗi. Rất may cho chúng ta là HIV, tác nhân của AIDS, không nằm trong số này – ít nhất thì cho đến nay vẫn chưa. Bất kỳ virus HIV nào xâm nhập vào cơ thể muỗi cũng bị phân hủy qua cơ chế trao đổi chất của muỗi. Vào ngày virus HIV có thể tiến hóa để tồn tại trong cơ thể muỗi, chúng ta sẽ gặp rắc rối lớn.
Tuy nhiên, về mặt lý luận thì chúng ta không cần quá lo lắng về việc này vì các vi sinh vật rõ ràng không phải là các thực thể có khả năng tính toán. Chúng không quan tâm đến những thiệt hại chúng gây ra cho bạn. Jared Diamond nói, lịch sử loài người đầy những dịch bệnh lan tràn đến mức đáng sợ nhưng sau đó chúng lại tự dưng biến mất đầy bí ẩn. Ông trích dẫn dịch bệnh tháo mồ hôi tồn tại từ năm 1485 đến 1552, giết chết hàng chục nghìn người trước khi biến mất. Quá hiệu quả không phải là điều tốt đối với bất kỳ loại vi khuẩn truyền nhiễm nào.
Nhiều chứng bệnh xuất hiện không phải do những gì chúng gây ra cho bạn mà là do những phản ứng của cơ thể bạn đối với chúng. Trong quá trình giúp cơ thể tiêu diệt mầm bệnh, hệ miễn dịch đôi khi phá hủy các tế bào hoặc các mô trong cơ thể, thế nên rất thường xuyên khi bạn cảm thấy không khỏe thì đó không phải là do các mầm bệnh mà là do phản ứng từ hệ miễn dịch của chính bạn. Xét cho cùng thì sự mệt mỏi này giúp giảm thiểu khả năng lây lan của mầm bệnh. Người bệnh thường phải nghỉ ngơi trên giường và nhờ đó nguy cơ lây lan cho cộng đồng được giảm thiểu. Việc nghỉ ngơi cũng giúp cơ thể giải phóng các nguồn năng lượng nhằm chiến thắng mầm bệnh.
Vì có nhiều thứ có khả năng gây tổn thương cho bạn, cơ thể bạn có nhiều loại bạch cầu có chức năng bảo vệ – tổng cộng khoảng mười triệu loại, mỗi loại có chức năng nhận biết và chiến đấu với một loại mầm bệnh. Trong khi cơ thể bạn sản sinh các kháng thể này, bạn thường cảm thấy không khỏe. Quá trình hồi phục bắt đầu khi lực lượng kháng thể đã vững mạnh.
Bạch cầu sẽ lùng sục và giết chết mọi mầm bệnh chúng tìm thấy. Để tránh bị tiêu diệt, kẻ tấn công có hai chọn lựa. Hoặc chúng tấn công nhanh và di chuyển sang một bệnh nhân mới, chẳng hạn đối với cúm, hoặc chúng trá hình để bạch cầu không tìm được chúng, chẳng hạn đối với HIV, virus gây bệnh AIDS, chúng có thể tồn tại lặng lẽ trong nhân tế bào mà không bị phát hiện suốt nhiều năm trước khi hoạt động.
Một trong những khía cạnh kỳ quặc nhất về sự nhiễm trùng là: các loại vi khuẩn hoàn toàn vô hại đôi khi lại xâm nhập vào các bộ phận cơ thể không phù hợp và chúng bắt đầu “phát điên”, theo lời Tiến sĩ Bryan Marsh, một chuyên gia nghiên cứu bệnh nhiễm trùng tại Dartmouth – Trung tâm Y tế Hitchcock tại Lebanon, New Hamphire. “Điều đó thường xảy ra trong các tai nạn giao thông khi người ta bị nội thương. Các vi khuẩn vô hại trong ruột xâm nhập vào các bộ phận khác trên cơ thể – ví dụ xâm nhập vào máu – và gây ra sự tàn phá nghiêm trọng”.
Đáng sợ nhất là chứng bệnh được gọi là Necrotizing fasciitis, vi khuẩn tấn công nạn nhân từ bên trong, tàn phá các mô và để lại phần cặn bã nhầy và độc hại. Nạn nhân thường chỉ cảm thấy tương đối khó chịu – nóng rát ở da và nóng sốt – nhưng sau đó mọi việc ngày càng tồi tệ hơn. Phương cách chữa trị duy nhất được gọi là “giải phẫu cắt bỏ triệt để” – cắt phăng khu vực bị nhiễm trùng. Bảy mươi phần trăm nạn nhân tử vong; những người sống sót chịu sự biến dạng cơ thể nghiêm trọng. Nguồn tạo ra bệnh này là vi khuẩn thuộc khuẩn liên cầu nhóm A, chúng thường chỉ tạo ra chứng đau họng. Rất hiếm khi, vì những lý do chưa biết, chúng thâm nhập vào cơ thể và bắt đầu tàn phá nghiêm trọng. Chúng hoàn toàn kháng thuốc kháng sinh. Tại Hoa Kỳ mỗi năm có một nghìn trường hợp như thế.
Chứng viêm màng não cũng thế. Ít nhất 10 phần trăm thanh niên và khoảng 30 phần trăm thiếu niên, mang trong mình loại vi khuẩn chết người này, nhưng chúng sống khá vô hại trong cuống họng. Rất hiếm khi – 1/100.000 – chúng xâm nhập vào máu và gây bệnh nghiêm trọng. Trong các trường hợp xấu nhất, bệnh nhân có thể tử vong trong vòng mười hai giờ đồng hồ. Quá nhanh. Marsh nói, “Một người hoàn toàn khỏe mạnh vào buổi sáng có thể tử vong vào buổi chiều”.
Nếu chúng ta không quá ngông cuồng với các vũ khí kháng sinh thì chúng ta sẽ thành công hơn trong việc này. Đáng ghi nhận, theo một đánh giá nọ có khoảng 70 phần trăm thuốc kháng sinh được sử dụng tại các quốc gia phát triển bằng cách đưa vào cơ thể các loại gia súc, chủ yếu trộn vào thực phẩm, chỉ để kích thích sự tăng trưởng hoặc ngăn ngừa các bệnh nhiễm trùng. Các ứng dụng này giúp vi khuẩn có cơ hội tiến hóa để kháng lại thuốc kháng sinh.
Năm 1952, penicillin hoàn toàn có khả năng tiêu diệt các loài khuẩn cầu chuỗi, để rồi đầu thập niên 1960 Trưởng khoa phẫu thuật của Hoa Kỳ, William Stewart, cảm thấy đủ tự tin để nói rằng: “Đã đến lúc chúng ta có thể đóng lại những cuốn sách nói về các chứng bệnh nhiễm trùng, về cơ bản chúng ta đã quét sạch bệnh nhiễm trùng tại Hoa Kỳ”. Tuy nhiên, ngay cả khi ông đang phát biểu, có khoảng 90 phần trăm các loài khuẩn cầu chuỗi đang tiến hóa để kháng lại penicillin. Sau đó một trong số các chủng loài vi khuẩn mới này, được gọi là Methicillin–Resistant Staphylococcus Aureus, bắt đầu xuất hiện tại các bệnh viện. Chỉ một loại kháng sinh, vancomycin, còn có khả năng tiêu diệt chúng, nhưng năm 1997 một bệnh viện tại Tokyo ghi nhận sự xuất hiện của một loài vi khuẩn mà ngay cả vancomycin cũng trở thành vô dụng. Chỉ vài tháng sau, loài này xuất hiện tràn lan tại sáu bệnh viện khác ở Nhật Bản. Một lần nữa, loài này lại chiến thắng: chỉ riêng tại các bệnh viện Hoa Kỳ, mỗi năm khoảng mười bốn nghìn người tử vong do chứng bệnh này. Theo lời James Surowiecki, nếu có sự chọn lựa giữa việc phát triển các loại thuốc kháng sinh mà người ta chỉ cần uống mỗi ngày trong hai tuần lễ và việc sản xuất các loại thuốc chống suy nhược mà người ta phải uống mỗi ngày suốt đời, các công ty dược phẩm nhất định sẽ chọn giải pháp thứ nhất. Dù vài loại kháng sinh đã được cải thiện, nền công nghiệp dược vẫn chưa cho chúng ta loại kháng sinh nào hoàn toàn mới kể từ thập niên 1970.
Sự bất cẩn của chúng ta càng đáng báo động từ khi chúng ta khám phá ra rằng nhiều chứng bệnh khác có thể có nguồn gốc từ vi khuẩn. Quá trình khám phá này bắt đầu từ năm 1983 khi Barry Marshall, một bác sĩ tại Perth, miền Tây nước Úc, khám phá rằng nhiều trường hợp ung thư dạ dày và hầu hết các trường hợp loét dạ dày đều do vi khuẩn Helicobacter pylori gây ra. Dù khám phá của ông có thể dễ dàng được kiểm chứng, mãi một chục năm sau khám phá này mới được hoàn toàn chấp nhận. Viện sức khỏe Hoa Kỳ, ví dụ, không chính thức xác nhận khám phá này mãi đến năm 1994. “Có lẽ đã có hàng trăm, thậm chí hàng nghìn, người đã tử vong do chứng loét dạ dày một cách đáng tiếc”, Marshall nói với một phóng viên của tập san Forbes vào năm 1999.
Từ đó trở đi, các nghiên cứu cho thấy rằng có thể có một hoặc nhiều loài vi khuẩn xuất hiện trong nhiều chứng bệnh khác nhau – tim mạch, hen suyễn, viêm khớp, xơ cứng, nhiều chứng bệnh liên quan đến hệ thần kinh, ngay cả nhiều chứng ung thư và béo phì. Chúng ta đang rất cần một loại thuốc kháng sinh hiệu quả nhưng chúng ta vẫn chưa có được.
Có thể đây là tin tốt khi biết rằng chính vi khuẩn cũng có khả năng mắc bệnh. Đôi khi chúng bị nhiễm độc do các vật ăn vi khuẩn (còn gọi là thể thực khuẩn), một loại virus. Virus là một thực thể hiểm độc – “một loại axit nucleic luôn đem đến tin xấu”, theo lời Peter Medawar vốn là người đã từng nhận giải Nobel. Nhỏ hơn và đơn giản hơn so với vi khuẩn, virus không phải là vật sống. Khi bị cô lập, chúng gần như không hoạt động và vô hại. Nhưng nếu chúng xuất hiện nơi một vật chủ thích hợp, chúng sẽ bùng phát mạnh mẽ – tái sinh. Chúng ta biết đến khoảng năm nghìn loại virus và chúng gây ra hàng trăm chứng bệnh nơi con người, từ cúm và cảm lạnh thông thường cho đến các chứng bệnh khó chịu nhất: đậu mùa, dại, sốt vàng da, ebola, bại liệt, và HIV (human immunodeficiency virus), nguồn tạo ra bệnh AIDS.
Virus phát triển bằng cách chiếm đoạt nguồn nguyên liệu từ một tế bào sống và vận dụng năng lượng đó để sinh sản. Chúng sinh sản rất nhanh, liên tục tìm kiếm các tế bào khác để chiếm đóng. Vì không phải là sinh vật sống, chúng có thể tồn tại ở hình thức rất đơn giản. Nhiều loài virus, kể cả HIV, chỉ có mười gen hoặc ít hơn, trong khi đó loài vi khuẩn đơn giản nhất có đến vài nghìn gen. Chúng cũng cực nhỏ, nhỏ đến mức loại kính hiển vi thông thường không nhìn thấy được chúng. Mãi đến năm 1943 chúng ta mới có được chiếc kính hiển vi điện tử đầu tiên có thể nhìn thấy chúng. Nhưng chúng có thể tác hại nghiêm trọng. Trong thế kỷ hai mươi, chỉ riêng bệnh đậu mùa đã giết chết khoảng 300 triệu người.
Chúng cũng có khả năng vờ biến mất rồi đột nhiên bùng phát dữ dội với hình thức mới và sau đó lại đột nhiên biến mất. Năm 1916, người dân châu Âu và châu Mỹ mắc phải chứng bệnh lạ khiến họ lúc nào cũng trong trạng thái lờ phờ. Nạn nhân không ngủ cũng không tỉnh thức. Họ có thể dễ dàng bị đánh thức để ăn uống hoặc vệ sinh cá nhân và họ không thể trả lời câu hỏi nào một cách rõ ràng hợp lý – dù họ biết ai là ai và họ biết họ đang ở đâu.
Tuy nhiên khi họ được phép nghỉ ngơi, họ lập tức quay trở lại với trạng thái thiu thiu ngủ mãi đến khi có ai đó đánh thức họ. Nhiều người rơi vào trạng thái này suốt nhiều tháng trước khi tử vong. Rất ít người sống sót và khôi phục trạng thái tỉnh táo ở mức không hoàn toàn. Trong mười năm, chứng bệnh này đã giết chết khoảng năm triệu người và sau đó nó lẳng lặng biến mất. Người ta không chú ý nhiều đến bệnh này vì khi ấy có một chứng bệnh khác thậm chí còn nguy hiểm hơn – thực ra phải nói rằng nguy hiểm nhất trong lịch sử – xuất hiện trên toàn thế giới.
Đôi khi nó được gọi là cúm lợn và đôi khi nó được gọi là cúm Tây Ban Nha, dù gọi là gì thì nó vẫn là một chứng bệnh đáng sợ. Chiến tranh Thế giới I đã giết chết hai mươi mốt triệu người trong bốn năm; cúm Tây Ban Nha giết chết hai mươi mốt triệu người trong bốn tháng. Gần 80 phần trăm nạn nhân châu Mỹ tử vong không phải do súng đạn của quân thù mà là do bệnh cúm Tây Ban Nha này.
Cúm Tây Ban Nha có nguồn gốc từ một loại cúm thông thường không gây chết người vào mùa Xuân 1918, nhưng không biết vì sao chỉ trong vòng vài tháng – không ai biết như thế nào và ở đâu – nó biến tấu thành một chứng bệnh nguy hiểm hơn xa. Một phần năm nạn nhân của nó chỉ có những triệu chứng nhẹ, số còn lại mắc bệnh nghiêm trọng và tử vong. Một số tử vong sau khi nhiễm bệnh vài tiếng đồng hồ; số còn lại tử vong sau vài ngày.
Tại Hoa Kỳ, những cái chết đầu tiên được ghi nhận do chứng bệnh này xảy ra với các thủy thủ tại Boston vào cuối tháng Tám 1918, nhưng sau đó bệnh dịch này lan truyền khắp quốc gia. Các trường học đóng cửa, các khu vui chơi ngừng hoạt động, mọi người mọi nơi đều mang mặt nạ phòng độc. Từ mùa Thu 1918 đến mùa Xuân 1919, tại châu Mỹ có 548.452 người tử vong do chứng bệnh này. Thiệt hại tại Anh quốc là 220.000 người, số người tử vong do chứng bệnh này tại Pháp và Đức cũng ở mức đó. Không ai biết chính xác tổng thiệt hại trên toàn thế giới vì khi ấy hệ thống quản lý dữ liệu còn khá yếu kém, nhưng con số người thiệt mạng không ít hơn 20 triệu người hoặc thậm chí có thể là 50 triệu người. Một số nhà khoa học còn ước đoán con số này có thể lên đến 100 triệu người.
Trong quá trình cố gắng phát minh một loại vắc–xin, người ta tiến hành các thử nghiệm nơi những người tình nguyện tại một nhà tù quân đội trên đảo Deer thuộc Boston. Các tù nhân được hứa hẹn sự tự do nếu họ sống sót sau các thử nghiệm. Có thể nói rằng các thử nghiệm này rất khắt khe. Họ được tiêm một mũi dung dịch chứa các mô tế bào phổi bị nhiễm bệnh từ người chết và sau đó dung dịch này được phun vào mắt, mũi và miệng. Nếu họ vẫn không tử vong, người ta sẽ dùng dung dịch này đưa vào cổ họng họ. Cuối cùng họ được yêu cầu ngồi há miệng trong khi một bệnh nhân nguy kịch ho thẳng vào mặt họ.
Trong số ba trăm người tình nguyện, các bác sĩ chọn được sáu mươi hai người để thử nghiệm. Không ai trong số này bị nhiễm bệnh – không một người nào. Người duy nhất bị nhiễm bệnh lại là một bác sĩ của bệnh viện, sau đó ông nhanh chóng tử vong. Lời giải thích ở đây là: trước đó vài tuần lễ chứng bệnh này đã quét qua nhà tù này và những người tình nguyện (họ là những người đã sống sót qua tai họa đó) đã có được khả năng miễn dịch tự nhiên.
Mãi đến năm 1918 chúng ta chỉ hiểu được chút ít hoặc không hiểu gì về cúm. Có một điều bí ẩn là tại sao nó có thể xuất hiện đột ngột tại những nơi cách xa đất liền, tại các hòn đảo hoặc tại các dãy núi xa xôi hẻo lánh. Virus chỉ có thể tồn tại vài giờ đồng hồ khi ở ngoài cơ thể vật chủ, vậy làm sao nó có thể xuất hiện tại Madrid, Bombay, và Philadelphia trong cùng một tuần lễ?
Có thể câu trả lời ở đây là: chứng bệnh này được lây lan từ những người chỉ có các triệu chứng nhẹ hoặc hoàn toàn chẳng có triệu chứng nào cả. Ngay cả trong điều kiện bình thường, khoảng 10 phần trăm chúng ta mắc bệnh cúm mà không hề ý thức được nó vì họ chẳng hề cảm thấy khó chịu gì cả. Và vì họ vẫn không ngừng quan hệ trong cộng đồng nên họ thường là những tác nhân lan truyền bệnh nhanh nhất.
Có thể đó là nguyên nhân của sự bùng phát cúm vào năm 1918, nhưng chúng ta vẫn không giải thích được tại sao nó lại biến mất sau vài tháng. Một điều bí ẩn hơn nữa là: nó chủ yếu tấn công thanh niên. Cúm thường tác hại nghiêm trọng đến trẻ con và người già, nhưng nạn nhân của dịch cúm năm 1918 chủ yếu là người ở độ tuổi hai mươi đến trên ba mươi. Người lớn tuổi có thể có được khả năng miễn dịch qua các dịch cúm trước đó, nhưng tại sao người trẻ hơn cũng có khả năng đó lại là điều không thể giải thích được. Điều bí ẩn lớn nhất là tại sao bệnh cúm năm 1918 lại có khả năng gây chết người bậc nhất trong khi hầu hết các bệnh cúm khác lại gần như không có khả năng gây chết người. Mãi đến nay chúng ta vẫn chưa giải thích được.
Các dòng virus không ngừng xuất hiện rồi biến mất. Một loại virus cúm khác được gọi là H1N1 đã bùng phát dữ dội trên diện rộng vào năm 1933, sau đó tái xuất hiện vào thập niên 1950, và lại tái xuất hiện vào thập niên 1970. Trong khi chờ đợi thì chúng đi đâu, chúng ta không biết. Có người cho rằng chúng tiềm ẩn nơi loài động vật hoang dã trước khi quay lại tấn công thế hệ mới của loài người. Không ai có thể dự đoán được khi nào virus gây bệnh cúm Tây Ban Nha sẽ tái xuất hiện để tấn công loài người.
Và nếu chúng xuất hiện thì các loài khác cũng có thể xuất hiện. Các bệnh sốt Ebola, Lassa, và Marburg đều có xu hướng xuất hiện rồi biến mất lặp đi lặp lại, nhưng không ai có thể khẳng định rằng chúng đã hoàn toàn biến mất hay chắc chắn chúng đang ẩn náu tại một nơi nào đó để tấn công chúng ta khốc liệt hơn. Cho đến nay bệnh AIDS là chứng bệnh tồn lại lâu dài nhất cùng chúng ta.
Chính lối sống của chúng ta là yếu tố khuyến khích sự lan truyền dịch bệnh. Việc giao thông bằng đường hàng không giúp các chứng bệnh có thể lây lan nhanh chóng. Hôm nay virus ebola có thể xuất hiện, giả sử, tại Benin thì đồng thời nó cũng xuất hiện tại New York hoặc Hamburg hoặc Nairobi, hoặc cả ba. Điều này có nghĩa là các tổ chức y tế cần sẵn sàng đối phó với mọi chứng bệnh mọi lúc mọi nơi, nhưng dĩ nhiên họ chưa thể làm được việc đó. Năm 1990, một người Nigeria sống tại Chicago mắc bệnh sốt Lassa trên đường về thăm quê hương, nhưng anh ta chẳng cảm thấy triệu chứng nào mãi đến khi anh quay trở lại Hoa Kỳ. Anh ta qua đời tại một bệnh viện ở Chicago mà không được chẩn đoán kỹ càng, không ai có biện pháp phòng chống lây lan nghiêm ngặt trong quá trình chữa bệnh cho anh ta, họ không biết rằng anh ta đang mắc phải một trong những chứng bệnh truyền nhiễm nguy hiểm nhất hành tinh. Thật kỳ diệu, không ai khác bị nhiễm bệnh từ anh ta. Lần sau có lẽ chúng ta sẽ không gặp may như thế.
Giờ thì chúng ta quay lại với thế giới các sinh vật mà mắt thường có thể nhìn thấy.
