Chúng ta biết rằng con người là động vật hai chân, có lý trí, vô hạn về các chức năng, là người thừa kế mọi sự sáng tạo, chưa từng đọc một hợp đồng bản quyền cho người sử dụng. Hãy kiểm tra cơ thể bạn. Giờ đây hãy gặp gỡ phần còn lại của các bạn: hàng ngàn tỷ các sinh vật nhỏ sống trong mắt bạn, tai bạn, và bên trong lâu đài vĩ đại đó là đường ruột của bạn. Thế giới cực nhỏ bên trong cơ thể các bạn nắm giữ tiềm năng xác định lại cách chúng ta hiểu về bệnh tật, sức khỏe và bản thân chúng ta.
Nhờ những công nghệ mới, nhiều trong số chúng chỉ phát triển trong vòng vài năm gần đây, các nhà khoa học hiện nay biết nhiều về các hình thái sự sống siêu nhỏ bên trong chúng ta hơn trước đây. Điều chúng ta biết được thật đáng ngạc nhiên. Các sinh vật đơn bào này, vi trùng, không chỉ nhiều hơn chúng ta nghĩ, sống với số lượng lớn ở gần như mọi nơi và khắp cơ thể, mà chúng còn quan trọng hơn chúng ta từng tưởng tượng. Chúng đóng một vai trò quan trọng trong hầu như mọi khía cạnh của sức khỏe của chúng ta, thậm chí cả trong tính cách của chúng ta.
Bộ sưu tập các sinh vật siêu nhỏ bên trong và trên cơ thể chúng ta được gọi là quần thể vi sinh vật ở người và gen của chúng được gọi là hệ vi sinh vật ở người. Giống như nhiều sự đột phá về khoa học, thực tế bất ngờ về thế giới siêu nhỏ này đóng vai trò như một sự khiển trách với cái tôi của chúng ta. Thiên văn học đã cho chúng ta biết rằng hành tinh của chúng ta không phải là trung tâm của Vũ Trụ, và sự tiến hóa gọi là con người chỉ là một động vật trong nhiều loại khác. Biểu đồ của hệ vi sinh vật ở người dạy chúng ta rằng ngay cả bên trong cơ thể của chúng ta, chúng ta bị nhấn chìm bởi một dàn hợp xướng của các hình thái sự sống độc lập (và tương thuộc) với mục đích và kế hoạch riêng của chúng
Chính xác là bao nhiêu vi trùng bên trong cơ thể của chúng ta? Bạn được làm thành từ khoảng 37 nghìn tỷ tế bào nhưng có khoảng 100 nghìn tỷ tế bào vi trùng bên trong và trên cơ thể của bạn. Điều này có nghĩa là bạn gần như không phải là chính bạn.
Nhưng chúng ta không, như chúng ta nghĩ, chỉ là chủ nhà không may thỉnh thoảng bị nhiễm siêu vi trùng gây bệnh. Thực tế, chúng ta luôn sống hòa hợp với toàn thể cộng đồng vi trùng. Chúng không phải là những vị khách qua đường chậm chạp, những sinh vật nhỏ này đóng vai trò quan trọng trong các quá trình cơ bản nhất của đời sống của chúng ta, gồm tiêu hóa, phản ứng miễn dịch và thậm chí cả hành vi.
Cộng đồng vi trùng bên trong của chúng ta thường giống như một tập hợp các cộng đồng khác nhau hơn. Các chủng loại khác nhau sống ở các bộ phận khác nhau của cơ thể, nơi chúng đóng vai trò chuyên biệt. Các vi khuẩn sống trong miệng của bạn khác với các vi khuẩn trên da hay ruột của bạn. Chúng ta không phải là các cá thể riêng lẻ mà chúng ta là hệ sinh thái.
Sự đa dạng của vi khuẩn của chúng ta có thể thậm chí giúp giải thích những sự trùng hợp ngẫu nhiên cụ thể mà chúng ta từ lâu đã ghi vào sự may mắn, tốt hay xấu. Ví dụ, tại sao một số người trong chúng ta dường như dễ bị muỗi cắn hơn? Những người bạn nhỏ này hiếm khi cắn tôi, nhưng vợ tôi hút cả đàn muỗi. Dường như một số trong chúng ta thực sự rất thu hút muỗi hơn những người khác. Một lý do quan trong cho điều này là cộng đồng vi khuẩn khác nhau chúng ta có trên làn da của mình (thông tin chi tiết hơn trong Chương 1).
Nhưng nó không chấm dứt ở đây: có sự biến đổi lạ thường trong các loại vi khuẩn sống trong và trên cơ thể mỗi chúng ta. Bạn có thể đã nghe rằng chúng ta đều rất giống nhau về DNA người: về mặt DNA người, bạn 99.99% giống người ngồi cạnh bạn. Thế nhưng điều này không đúng với vi khuẩn đường ruột của bạn. Bạn có thể chỉ giống 10% với người ngồi bên cạnh.
Những sự khác nhau này có thể thay đổi rất lớn giữa chúng ta, từ trọng lượng tới mạch máu, từ tuổi thơ bị ốm tới mức độ lo lắng của chúng ta. Chúng ta chỉ đang bắt đầu vạch ra và hiểu thế giới siêu nhỏ rộng lớn này, tuy nhiên hàm ý của những phát hiện của chúng ta gây choáng váng.
Sự đa dạng lạ thường của thế giới vi khuẩn thổi tung tâm trí bởi thực tế rằng đến khoảng 40 năm trước, chúng ta không có ý tưởng về số lượng hay số loại sinh vật đơn bào tồn tại. Lúc đó, các ý tưởng cơ bản của chúng ta về việc phân loại thế giới sự sống đến từ cuốn sách Nguồn gốc của các giống loài của Charles Darwin, xuất bản vào năm 1859. Darwin vẽ một cây tiến hóa nhóm mọt sinh vật sống bởi đặc tính thể lý giống nhau của chúng – chim mỏ ngắn, chim mỏ dài và tương tự như thế đó trở thành sự phân loại giống loài cơ bản của chúng ta.
Bức tranh truyền thống của sự sống này dựa trên thứ mọi người có thể nhìn thấy trên thế giới quanh họ hay qua kính hiển vi: các sinh vật sống lớn được phân loại như thực vật, động vật và nấm. Các sinh vật đơn bào còn lại được nhóm thành 2 loại cơ bản: sinh vật nguyên sinh và vi khuẩn. Chúng ta đúng về thực vật, động vật và nấm. Nhưng bức tranh của chúng ta về các sinh vật đơn bào hoàn toàn sai.
Vào năm 1977, nhà vi trùng học người Mỹ Carl Woese và George E. Fox vẽ cây sự sống bằng cách so sánh các hình thái sống ở cấp độ tế bào, dùng RNA bào quan, một bản sao DNA nằm trong mỗi tế bào và dùng để tạo ra các protein. Kết quả gây sửng sốt. Woese và Fox tiết lộ rằng các sinh vật đơn bào đa dạng hơn tất cả các loại thực vật và động vật kết hợp lại. Các sinh vật đơn bào gồm vi khuẩn, vi khuẩn cổ (được phát hiện bởi Woese và Fox), men, và các loại khác chiếm ưu thế về số lượng.
Chỉ trong vài năm gần đây, chúng ta đã có những bước tiến kinh ngạc trong sự hiểu biết về sự sống siêu nhỏ bên trong chúng ta. Các kỹ thuật mới – gồm sự cải thiện trong chuỗi DNA, kết hợp với sự bùng nổ của sức mạnh máy tính, là chìa khóa. Giờ đây, qua một quá trình gọi là chuỗi thế hệ kế tiếp, chúng ta có thể sưu tập các mẫu tế bào từ các phần khác nhau của cơ thể, nhanh chóng phân tích DNA vi khuẩn trong đó, và kết hợp thông tin từ các mẫu quanh cơ thể để xác định hàng ngàn chủng loại vi khuẩn sống trên cơ thể chúng ta. Chúng ta đang tìm thấy vi trùng, vi khuẩn cổ, men, và các sinh vật đơn bào khác (chẳng hạn như eukaryotes) có hệ gen với các chuỗi gen xác định dài hơn chuỗi gen của chúng ta.
Sức mạnh máy tính mới đang khiến chúng ta dễ dàng hơn để diễn giải tất cả các thông tin về gen này. Đặc biệt, giờ đây chúng ta có thể tạo ra một bản đồ của hệ vi sinh vật để so sánh với các cộng đồng trong các bộ phận khác nhau của cơ thể, và so sánh với cộng đồng vi khuẩn khác nhau của nhóm người này với nhóm người khác. Phần lớn kiến thức mới của chúng ta đền từ Dự án Hệ vi sinh vật người. Nỗ lực nghiên cứu trị giá 170 triệu đô, được tài trợ bởi Viện Sức khỏe quốc gia Mỹ (NIH), đã hỗ trợ hơn 200 nhà khoa học, những người tới này đã phân tích ít nhất 4.5 nghìn tỷ dữ liệu DNA. Đó chỉ mới là bắt đầu, các dự án quốc tế khác như MetaHIT đang bổ sung và phân tích nhiều dữ liệu hơn nữa.
Chi phí của quá trình phân tích này đang giảm nhanh chóng, khiến nhiều người có thể xem sự sống phong phú bên trong chính họ. Khoảng 10 năm trước, nếu bạn muốn biết hệ vi sinh vật của bạn làm thành từ gì, bạn phải cần 100 triệu đô. Hiện nay, để có thông tin tương tự tốn khoảng 100 đô, chi phí rất rẻ đến mức nó lập tức trở thành thủ tục y khoa hàng ngày do bác sỹ đề xuất.
Tại sao bác sỹ của bạn muốn biết về hệ vi sinh vật của bạn? Bởi vì nghiên cứu mới đang phát triển cho biết những liên hệ chưa từng biết trước đây giữa hệ vi sinh và nhiều căn bệnh của chúng ta, gồm tiểu đường, thấp khớp, tự kỷ và trầm cảm. Khi chúng ta bắt đầu rọi ánh sáng vào mối liên hệ này, chúng ta thấy tia sáng của liệu pháp trong tương lai. Hầu như mọi thứ bạn có thể tưởng tượng có tác động đến hệ vi sinh vật của bạn: thuốc, chế độ ăn, bạn là con trưởng hay không, hay bao nhiêu người tình bạn có. Khi bạn đọc những trang tiếp theo, chúng ta phát hiện ra rằng vi trùng thực sự gắn sâu trong hầu như mọi lĩnh vực của đời sống của chúng ta. Thực sự, vi trùng đang xác định lại ý nghĩa tồn tại của con người.
(còn tiếp, trích dẫn từ tài liệu của giáo sư Rob Knight tại đại học Carlifornia)