Sinh học hữu cơ: Tìm hiểu về vi sinh vật trong tự nhiên và trên con người

Có rất nhiều loài vi sinh vật phân bố khắp nơi và có một số ít loài vi sinh vật gây bệnh cho người. Vậy đặc điểm của vi sinh vật này là gì? Ưu nhược điểm và vai trò của vi sinh vật với đời sống con người...Chúng ta hãy cùng tìm hiểu về các loại vi sinh vật này trong tự nhiên và trên cơ thể người trong nghiên cứu của Viện 103 dưới dây nhé!

Tham khảo thêm tài liệu về sinh học bào tử hữu cơ

1. Vi sinh vật là gì?

Vi sinh vật là các sinh vật đơn bào hoặc đa bào, nhân sơ hoặc nhân thực, có kích thước rất nhỏ và thường chỉ quan sát được qua kính hiển vi. Vi sinh vật bao gồm cả vi khuẩn, virus, nấm, tảo và nguyên sinh động vật.

Đặc điểm của vi sinh vật là:

• Kích thước rất nhỏ bé, thường được đo bằng micromet;
• Hấp thu nhiều và chuyển hóa nhanh;
• Sinh trưởng nhanh và phát triển mạnh so với các sinh vật khác;
• Năng lực thích ứng mạnh, dễ phát sinh biến dị;

Chủng loại nhiều: Số lượng và chủng loại vi sinh vật thay đổi theo thời gian. Có khoảng trên 100.000 loài vi sinh vật, bao gồm 69.000 loài nấm, 30.000 loài động vật nguyên sinh, 1.200 loài vi tảo, 2.500 loài vi khuẩn lam, 1.500 loài vi khuẩn, 1.200 loài virus và Rickettsia. Đặc biệt, do tính chất dễ phát sinh đột biến nên số lượng loài vi sinh vật được tìm thấy ngày càng tăng. Ví dụ như nấm: Trung bình mỗi năm bổ sung thêm khoảng 1.500 loài mới

Phân bố rộng: Vi sinh vật phân bố ở khắp mọi nơi trên trái đất, ngay cả ở những điều kiện khắc nghiệt nhất như miệng núi lửa, Nam cực, đáy đại dương,...

Có thể phân loại các nhóm vi sinh vật dựa trên lợi ích của chúng như sau:

• Vi sinh vật có lợi: Vi sinh vật có lợi có trong thực phẩm, đường ruột hoặc vi sinh vật có lợi cho cây trồng;
• Vi sinh vật có hại: Các loại vi sinh vật gây bệnh cho người, vật nuôi, cây trồng,...
• Các môi trường sinh sống của vi sinh vật bao gồm: Môi trường nước, môi trường đất, môi trường trên mặt đất - không khí và môi trường sinh vật (người, động vật, thực vật).
   

2. VI SINH VẬT TRONG TỰ NHIÊN.

2.1. Vi sinh vật trong đất

2.1.1. Đặc điểm phân bố

Đất chứa nhiều vi sinh vật nhất, vì đất có đầy đủ các điều kiện cho vi sinh vật phát triển như độ ẩm, không khí, các chất dinh dưỡng vô cơ, hữu cơ.

Sự phân bố của vi sinh vật tùy theo tính chất của đất và vùng địa lý khác nhau. Đất trồng trọt nhiều chất mùn có nhiều vi sinh vật. Đất sa mạc có ít vi sinh vật. Độ nông, sâu của đất cũng có ảnh hưởng tới sự phân bố vi sinh vật. Trên bề mặt có ít vi sinh vật hơn vì tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, độ sâu 10 – 20cm có nhiều vi sinh vật nhất, càng xuống sâu càng ít hơn. Độ sâu 4 – 5m có thể không có vi sinh vật.

2.1.2. Các loài vi sinh vật trong đất

Các vi sinh vật trong đất chia làm 2 loại:

+ Các vi sinh vật không gây bệnh có thể là vi sinh vật tự dưỡng hoặc dị dưỡng như vi khuẩn phân hủy xenlulose, vi khuẩn gây thối rữa, vi khuẩn sinh sắc tố, vi khuẩn lưu huỳnh, vi khuẩn cố định đạm, xạ khuẩn, nấm, tảo.

+ Các vi sinh vật gây bệnh theo các chất bài tiết của người, động vật bị bệnh rơi  vào đất, hoặc từ tử thi, xác động thực vật. Các vi sinh vật này thường tồn tại không lâu trong đất, từ vài tuần đến vài tháng (ví dụ: vi khuẩn lỵ, vi khuẩn thương hàn). Một số vi khuẩn như Bacillus cereus, vi khuẩn than, uốn ván, vi khuẩn hoại thư sinh hơi có khả năng sinh bào tử. Bào tử tồn tại khá lâu, có thể tới vài chục năm. Vi sinh vật từ đất có thể lây sang người qua rau quả ô nhiễm.

2.2. Vi sinh vật trong nước:

2.2.1. Đặc điểm phân bố

Nước là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển vì đó là môi trường có điều kiện ẩm ướt. Nước ở các vùng địa lý khác nhau có sự phân bố khác nhau về số lượng và các loài vi sinh vật gây bệnh. Nước biển, hồ lớn, suối có ít vi sinh vật. Nước hồ nhỏ, ao, sông có nhiều vi sinh vật, nhất là chỗ nông. Nước ở dưới đất có ít vi sinh vật. Mạch càng sâu nước được lọc kỹ qua các lớp đất càng ít vi sinh vật.

Nước bị ô nhiễm vi sinh vật chủ yếu từ đất (sau mưa, lũ, lụt), ô nhiễm các chất thải của người và động vật, chất thải công nghiệp và sinh hoạt (bãi rác, nghĩa trang), xác súc vật chết. Một phần nước bị ô nhiễm do bụi rơi xuống.

Một số vi sinh vật có thể sống trong nước hàng tháng, vi khuẩn tả, virus bại liệt có thể tồn tại trong nước hàng tuần.

2.2.2. Các loài vi sinh vật trong nước

Trong nước có thể gặp một số vi khuẩn không gây bệnh như vi khuẩn lưu huỳnh gây mùi khó chịu, hay vi khuẩn sử dụng sắt làm thay đổi màu nước (màu vàng).

+ Các vi khuẩn đường ruột có trong nước thường là do nước bị ô nhiễm từ nguồn bên ngoài (ví dụ: ô nhiễm phân).  E. coli được coi là vi khuẩn chỉ điểm vệ sinh nước. Ngoài ra trong nước còn gặp các vi khuẩn gây bệnh khác: thương hàn, phẩy khuẩn tả, vi khuẩn lỵ.

Các cầu khuẩn Gram dương trong phân có thể gặp như các Enterococcus. Nếu trong nước có Clostridium perfringens là chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm phân từ trước.

Pseudomonas là họ vi khuẩn có sự phân bố rất rộng rãi và tồn tại lâu trong môi trường nước. Xoắn khuẩn Leptospira, một số loài vi khuẩn kỵ khí cũng có thể ở trong nước. Một số vi khuẩn ít gặp: Aeromonas, C. jeujuni, H. pylori

+ Một số virus :VRVGA, virus bại liệt, ECHO và Cocxacki.

+ Nước ở trong bệnh viện có thể là nơi lưu giữ và truyền các vi sinh vật gây bệnh cho bệnh nhân. VD: P. aeruginosa, E. coli, Enterobacter, Acinetobacter, S. aureus, S. epidermidis.

+ Để đánh giá chất lượng nước, người ta đã xác định các chỉ tiêu, đó là: tổng số vi khuẩn ưa khí, coliform, fecalcoliform, Cl. perfringens, các cầu khuẩn ruột, Pseudomonas. Coliform được dùng để chỉ các trực khuẩn đường ruột Gram âm có men b- D-galactosidase lên men lactose. Các vi khuẩn này không gây bệnh, nhưng sự có mặt của chúng trong nước chứng tỏ nước bị ô nhiễm và có thể có các vi khuẩn gây bệnh khác.

– Với nước cung cấp đường ống: fecalcoliform = 0(nước đã làm sạch), coliform ≤ 3 (nước chưa làm sạch).

– Với nước không đường ống: coliform ≤ 10, fecalcoliform = 0.

>>Đọc thêm: Công nghệ bào tử Spore Organic

2.3. Vi sinh vật trong không khí

2.3.1. Đặc điểm phân bố

Không khí có ít vi sinh vật hơn trong đất và nước vì không khí không phải là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển. Trong không khí chủ yếu là các vi sinh vật chịu được khô và ánh sáng mặt trời như vi khuẩn có nha bào, vi khuẩn sinh sắc tố, nấm. Vi sinh vật có trong không khí do ô nhiễm từ bụi đất và bụi chất thải sinh hoạt, chất thải công nghiệp (nhà máy, bãi rác, sàn nhà bệnh viện). Vi sinh vật có thể theo hạt nước cuốn theo gió vào không khí, hoặc từ người khi nói, ho, hắt hơi bắn ra ngoài không khí.

Số lượng vi sinh vật trong không khí phụ thuộc vào một số yếu tố môi trường, thời tiết, khí hậu.

2.3.2. Các loài vi sinh vật trong không khí

Các vi khuẩn trong không khí chủ yếu là vi khuẩn có nha bào, vi khuẩn chịu được khô hanh. Một số vi khuẩn không gây bệnh thường gặp: Bacillus subtilis, vi khuẩn sinh sắc tố, vi khuẩn lưu huỳnh.

Có thể gặp: lao, bạch hầu, ho gà, liên cầu, tụ cầu, các vi khuẩn đường ruột, các vi khuẩn kỵ khí có nha bào (vi khuẩn uốn ván, hoại thư sinh hơi), nha bào trực khuẩn than.

Các virus thường gặp: cúm, sởi, quai bị.

Để đánh giá tình trạng vi sinh vật ô nhiễm trong không khí người ta xác định số lượng vi khuẩn/m3 không khí bằng phương pháp lắng tự nhiên (phương pháp Koch) hoặc dùng máy hút không khí. Theo Preobrajemski số lượng vi khuẩn <1000 vi khuẩn/m3 không khí và không có vi khuẩn gây bệnh (S. aureus) là không khí sạch.

3. VI SINH VẬT TRÊN CƠ THỂ NGƯỜI

3.1. Đặc điểm

Có một quần thể vi sinh vật bình thường gọi là vi hệ sống trên cơ thể (da và niêm mạc) của người khoẻ.

+ Những vi sinh vật thường thấy trên cơ thể người có thể được phân thành: vi sinh vật ký sinh có hại cho vật chủ, vi sinh vật cộng sinh có lợi cho cả vi sinh vật và vật chủ, loại trung gian còn gọi là vi sinh vật hội sinh.

+ Căn cứ vào thời gian chúng cư trú trên cơ thể, có thể phân thành 2 nhóm:

– Nhóm có mặt thường xuyên, chúng tồn tại trên cơ thể hàng năm hoặc vĩnh viễn.

– Nhóm có mặt tạm thời, chúng không thường xuyên có, thường chỉ thấy trong vài giờ, vài ngày hoặc vài tuần.

3.2. Vi sinh vật ở các vị trí trên cơ thể

Có khoảng trên 200 loài vi sinh vật tồn tại trên cơ thể người.

3.2.1. Các vi sinh vật trên da

Do tiếp xúc với môi trường, da có nhiều loại vi sinh vật và có khuynh hướng chứa nhiều vi sinh vật không thường xuyên. Tuy nhiên, những vi sinh vật thường xuyên ký sinh cũng thay đổi tùy theo vùng da.

Vi sinh vật lấy thức ăn ở các chất tiết tuyến mồ hôi, tuyến bã nhờn. Chúng thường thấy ở vùng da ẩm hơn da khô. Da đầu, da mặt, nách, kẽ ngón tay, ngón chân có nhiều vi sinh vật. Tùy theo vị trí, số lượng vi khuẩn có thể từ 102 – 103/cm2 diện tích da.

Vệ sinh tắm, rửa có thể làm giảm 90% vi sinh vật trên da, nhưng chúng lại nhanh chóng được bổ sung từ tuyến bã, tuyến mồ hôi, vùng da lân cận và từ môi trường sau vài giờ.

+ Những vi sinh vật gặp thường xuyên trên da:

Các cầu khuẩn Gram dương như S. epidermidis, Micrococcus sp., Peptostreptococcus (kỵ khí). S. epidermidis có ở hầu hết các vùng da trên cơ thể. Chúng có thể là căn nguyên gây bệnh ở bệnh nhân nằm viện được đặt thông, catheter.

Một số trực khuẩn Gram dương ưa khí hoặc kỵ khí như Propionibaterium (hay có ở tuyến bã sâu), Corynebacterium, Bacillus (vi khuẩn Gram dương ưa khí sinh nha bào), Diphteroid. Propionibaterium acnes loại vi khuẩn Gram dương kỵ khí thường có ở trong các tuyến nơi có mức oxygen thấp.

3.2.2. Vi sinh vật ở đường tiêu hoá

+ Vi sinh vật ở miệng: miệng chứa một số lượng lớn vi sinh vật vì có điều kiện tốt để phát triển (nhiệt độ, bã thức ăn, pH nước bọt kiềm nhẹ). Sau khi sinh thì ở miệng không có vi sinh vật, nhưng sau đó vi khuẩn nhanh chóng đến từ môi trường bên ngoài, nhất là khi mẹ cho con bú. Ở người lớn, trong 1ml nước bọt có tới hàng trăm triệu vi sinh vật. Ở miệng có chủ yếu là liên cầu. Sau khi sinh vài giờ (4 – 12 giờ) có liên cầu nhóm viridans và chúng trở thành thành viên chính, ký sinh thường xuyên ở miệng. Các loại liên cầu hay gặp là S. mitis, S. sanguis, S. salivarius, S. mutans. S. salivarius là loài vi khuẩn chiếm tới 98% trong quần thể vi khuẩn ở miệng cho tới khi mọc răng (6 – 9 tháng); sau đó là tụ cầu (S. epidermidis), các cầu khuẩn kỵ khí (Veillonella, Peptostreptococcus), Lactobacillus, song cầu Gram âm (Moraxella catarrhalis, Neisseria. Các vi sinh vật ít gặp hơn: S. aureus, Enterococcus,  C.  albicans.

– Trẻ em khi mọc răng xuất hiện chủ yếu là S. mutans và S. sanguis. Chúng có mặt trên các mảng bám răng. S. mutans có khả năng sử dụng đường và chuyển thành acid lactic, có thể làm tổn thương men răng. Các mảng bám răng dẫn đến làm giảm khả năng oxy hoá khử ở bề mặt răng, điều này tạo điều kiện cho vi khuẩn kỵ khí, Lactobacilli, Actinomyces phát triển, đặc biệt là ở chân răng và khe giữa các răng.

+ Vi sinh vật trong dạ dày: Hầu hết vi sinh vật bị phá hủy ở dạ dày, pH acid ở dạ dày giữ cho vi sinh vật ở mức tối thiểu (103/gam thức ăn)

Một số vi khuẩn có thể sống được trong dạ dày: vi khuẩn lao, H. pylori. H. pylori còn có enzym urease giúp chuyển urea (do dạ dày sản xuất) thành carbon dioxide và ammonia như là một lớp đệm bảo vệ vi khuẩn. Trên thế giới có khoảng 30 – 50% số người mang H. pylori trong dạ dày. Khoảng dưới 20% trong số người này phát triển loét dạ dày – tá tràng do H. pylori.

+ Vi sinh vật ở ruột: pH ở ruột có tính kiềm. Ở ruột non có ít vi sinh vật vì ở đó có các enzym ly giải. Xuống dưới, số lượng vi sinh vật dần dần tăng lên, ở tá tràng 103 VK/ml dịch, ở hỗng hồi tràng 105– 108, ở đại tràng 108– 1011/gam phân. Các vi sinh vật chiếm tới 10 – 30% khối lượng phân.

– Ở ruột non có các vi khuẩn: Enterococcus, Lactobacillus,  Candida anbicans.

– Ở đại tràng người bình thường, chủ yếu là các vi khuẩn kỵ khí (chiếm tới 96 – 99% các vi khuẩn ở đại tràng) như: Bacteroides, Lactobacillus (Bifidobacterium bifidum), Clostrium (C. perfringen có 103– 105/gam), Peptococcus. Các vi khuẩn ưa khí, kỵ khí tùy ngộ có số lượng thấp hơn: bao gồm phần lớn là các vi khuẩn đường ruột (chủ yếu là E. coli 70%, sau đó là Proteus, Klebsiella, Enterobacter), Pseudomonas (P. aeruginosa), Lactobacillus, Enterococcus, B.  cereus, Candida spp.

Ở trẻ em sau khi sinh vài giờ đã có vi sinh vật trong ruột chủ yếu là Lactobacillus, sau đó là E. coli.

Vi khuẩn ở ruột có vai trò quan trọng trong tổng hợp vitamin A, chuyển hoá sắc tố mật, acid mật, hấp thu chất dinh dưỡng, giáng hoá các sản phẩm và chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn gây bệnh.

>>>Đọc thêm: Phòng khuẩn đường ruột ở trẻ em và người lớn

3.2.3. Vi sinh vật ở đường hô hấp

+ Vi sinh vật ở mũi: Corynebacterium, S. epidermidis, S. aureus và Streptococcus.

+ Vi sinh vật ở đường hô hấp trên: Streptococcus nhóm viridans, S. pneumoniae, S. aureus, M. Catarrhalis, Adeno, Herpes, Rhino.

+ Ở họng miệng: chủ yếu là liên cầu. Ở tuyến hạnh nhân thường có liên cầu nhóm A (vi khuẩn gây viêm họng và thấp tim).

+ Vi sinh vật ở đường hô hấp dưới (khí quản, phế quản, phế nang): bình thường ở đường hô hấp dưới không có vi khuẩn.

3.2.4. Vi sinh vật  ở đường tiết niệu

Đường tiết niệu bình thường vô trùng và nước tiểu không có vi sinh vật. Đường tiết niệu (cả nam và nữ) ở phía ngoài cùng của niệu đạo có một số ít loài vi khuẩn. Một số vi khuẩn có thể gặp: S. epidermidis, Enterococcus faecalis, alpha-hemolytic streptococci, E. coli, Proteus. Các vi khuẩn  này có thể có trong nước tiểu đầu với số lượng dưới 104/ml.

3.2.5. Vi sinh vật ở trong cơ quan sinh dục

Ngay sau khi sinh, Lactobacillus acidophillus đã có ở trong âm đạo và sau đó các cầu khuẩn và trực khuẩn (E. coli) xuất hiện. Từ tuổi dậy thì tới mãn kinh, tế bào biểu mô âm đạo chứa nhiều glycogen do tác động của estrogen trong máu. Lactobacillus có khả năng chuyển hóa glycogen thành acid lactic, tạo cho âm đạo pH acid (pH = 4 – 5). Đây là cơ chế quan trọng để chống lại sự xâm nhập của các vi sinh vật gây bệnh và nấm (C. albicans). Nếu Latobacillus bị ức chế do dùng kháng sinh, khi đó nấm và nhiều loại vi khuẩn khác sẽ tăng lên về số lượng và gây viêm. Thời kỳ mãn kinh Lactobacillus giảm số lượng.

Các vi sinh vật ở âm đạo thường bao gồm: Lactobacillus, Bacteroides, G. vaginalis, Peptostreptococcus,  S. epidermidis, Enterococcus, ít gặp hơn là liên cầu nhóm B, vi khuẩn đường ruột, C. albicans.

3.3. Vai trò của quần thể vi sinh vật bình thường trên cơ thể

Vi khuẩn tổng hợp và tiết ra một số enzym cần thiết cho chúng, nhưng cũng giúp cho cơ thể tăng cường hấp thu chất dinh dưỡng. Ví dụ: vi khuẩn đường ruột (E. coli) tiết ra vitamin K, vitamin B12, vi khuẩn sinh acid tiết ra một số vitamin B.

Các vi sinh vật cư trú tại chỗ có khả năng ngăn cản sự xâm nhập của các vi khuẩn gây bệnh từ nơi khác tới, do cạnh tranh vị trí bám và chất dinh dưỡng.

Khả năng kích thích sinh kháng thể phản ứng chéo.

>>Xem thêm: Công dụng của bào tử lợi khuẩn MediSpores cho hệ tiêu hóa

Đọc thêm về công nghệ bào chế bào tử

• Những đặc điểm cửa bào tử Probiotics
• Tìm hiểu về bào tử lợi khuẩn Bacillus clausii
• Công nghệ bào tử Spore Organic
• Công nghệ bào chế bào tử Medispores
• Ưu và nhược điểm của bào tử Bacillus trong thực phẩm
• Công dụng của bào tử lợi khuẩn MediSpores cho hệ tiêu hóa

 

Nguồn tham khảo:

1- Vi sinh y học, Học viện quân y, 2011

2- Vi sinh y học, NXB Y học, 2008

3- Prescott; Harley, and Klein’s; Microbiology, 8th edition by Mc Graw Hill, Higher Education, 2013.