Bài viết này là phiên bản cập nhật mới nhất năm 2026 của chuỗi chuyên đề 50 kỳ vô cùng nổi tiếng tại Nhật Bản mang tên: “Vi sinh vật: Chuyện chưa kể và những điều ‘ngại’ hỏi!” (いまさら人には聞けない！微生物のお話), từng được xuất bản trước đó trên chuyên trang GMP Platform*.
Trong các kỳ tới của loạt bài này, tôi sẽ cùng quý độc giả khám phá một lăng kính toàn diện và đa dạng về thế giới vi sinh vật — đi từ những kiến thức đại cương cơ bản nhất cho đến những góc nhìn chuyên sâu, những bí mật nghề nghiệp mà ngay cả các chuyên gia lâu năm trong ngành cũng chưa chắc đã tường tận.
Vi sinh vật: Đại cương về những nguyên lý cơ bản
Trái Đất được hình thành cách đây khoảng 4,6 tỷ năm, và sự sống nguyên thủy được cho là đã xuất hiện khoảng 600 triệu năm sau đó, tức là cách đây khoảng 4 tỷ năm. Sự sống thời kỳ đầu hoàn toàn không phức tạp; chúng được cho là các sinh vật đơn bào — tức là các vi sinh vật — có khả năng chống chịu với môi trường khắc nghiệt thời bấy giờ. Mặc dù có nhiều giả thuyết khác nhau, nhưng loài người mới chỉ xuất hiện trên Trái Đất cách đây vài trăm nghìn năm. Nói cách khác, xét về tư cách là những sinh vật sống trên Trái Đất, vi sinh vật chính là “bậc tiền bối” của con người.
Ngày nay, sự tồn tại của các sinh vật vô cùng nhỏ bé không thể nhìn thấy bằng mắt thường được gọi là vi sinh vật đã là một thực tế rõ ràng. Chúng ta cũng biết rất rõ rằng chúng có thể gây bệnh, làm hư hỏng thực phẩm, hoặc tạo ra các chất có hại/có ích thông qua một quá trình gọi là lên men. Những hiện tượng do vi sinh vật gây ra như vậy đã được biết đến từ thời cổ đại. Các căn bệnh do vi sinh vật gây ra — tức là bệnh truyền nhiễm — đã tồn tại từ trước khi con người sinh ra, và tổ tiên của chúng ta chắc chắn đã phải trải qua những cuộc chiến chống lại các căn bệnh truyền nhiễm này. Một điều hiển nhiên là thực phẩm sẽ bị hư hỏng nếu không được bảo quản, và nhiều công nghệ chế biến khác nhau như sấy khô hay muối chua đã được phát triển để ngăn chặn sự hư hỏng này. Rượu và giấm cũng được sản xuất bằng quá trình lên men vi sinh, và người ta nói rằng chúng đã được biết đến từ hàng ngàn năm trước. Những điều này đã được ghi nhận và lưu truyền lại theo kinh nghiệm thực tế, nhưng loài người đã không hề nhận thức được rằng các hiện tượng này là do những sinh mệnh nhỏ bé — tức là vi sinh vật — gây ra cho đến tận giữa những năm 1800. Và kể từ những năm 1970, vi sinh học đã phát triển vượt bậc thành một ngành công nghệ tiên tiến được gọi là Công nghệ sinh học
Vi sinh vật là những sinh vật sống. Do đó, chúng sở hữu các đặc tính sinh học như quá trình trao đổi chất hoặc khả năng sinh sản. Chú thích) Tuy nhiên, đúng như tên gọi của mình, vi sinh vật có kích thước cực kỳ nhỏ bé, vì vậy chúng ta không thể quan sát chi tiết cấu tạo của chúng bằng mắt thường. Để quan sát được, việc sử dụng kính hiển vi là điều bắt buộc.
Chú thích) Quá trình trao đổi chất hay khả năng sinh sản, vốn là những đặc tính chung của sinh vật sống, đều được tìm thấy một cách phổ biến từ các sinh vật đơn bào như vi khuẩn cho đến các sinh vật bậc cao như động vật có vú. Tuy nhiên, không thể nói rằng virus hay các prion “sở hữu các đặc tính sinh học” này. Do đó, trong các cuộc thảo luận định nghĩa một cách nghiêm ngặt về “sinh vật sống”, cách diễn đạt trên có thể chưa hoàn toàn chính xác. Mặc dù vậy, vì bài viết này dành cho những người mới bắt đầu tìm hiểu về vi sinh học, nên tính dễ hiểu sẽ được ưu tiên hàng đầu. Vì vậy, một số ngoại lệ có thể sẽ tồn tại trong một vài phần mô tả..
AMặc dù không có định nghĩa nào hoàn toàn rõ ràng cho thuật ngữ “vi sinh vật”, nhưng nó thường được hiểu là “một sinh vật hiển vi có cấu trúc không thể phân biệt được bằng mắt thường” (theo Wikipedia). Vậy một sinh vật phải nhỏ đến mức nào thì mới được gọi là vi sinh vật? Kích thước “không thể phân biệt được bằng mắt thường” là bao nhiêu? Do có sự khác biệt lớn giữa từng cá thể, chúng ta không thể vạch ra một ranh giới rõ ràng, nhưng một số tài liệu đã đưa ra con số xấp xỉ 0,1 mm để chỉ độ phân giải của mắt người (khoảng cách tối thiểu mà tại đó hai điểm có thể được nhận biết là tách biệt nhau). INói một cách đơn giản, nếu kích thước từ khoảng 0,1 mm trở xuống, điều đó có nghĩa là “không thể quan sát chi tiết bằng mắt thường” = “vi sinh vật”. Vậy cụ thể thì 0,1 mm nhỏ như thế nào? Nó bằng 1/10 của vạch chia 1 mm trên thước kẻ nên rất dễ hình dung, nhưng để đưa ra một ví dụ cụ thể, độ dày của giấy photo thông thường là 0,09 mm, và độ dày trung bình của một sợi tóc người Nhật được cho là khoảng 0,07 mm. Đây là những kích thước hoàn toàn có thể nhìn thấy được bằng mắt thường, nhưng thông thường chúng ta không thể quan sát chi tiết mặt cắt ngang của tờ giấy hay trạng thái của một sợi tóc đơn lẻ bằng mắt thường được. Đây được coi là giới hạn thô cho độ phân giải của mắt người trần.
Do đó, có thể nói một cách đơn giản rằng “các sinh vật nhỏ hơn độ dày của một sợi tóc là vi sinh vật”, nhưng nhìn chung, các sinh vật đơn bào có kích thước nhỏ hơn thế một bậc (một cấp độ phân tử) mới được gọi là vi sinh vật. Nhóm này bao gồm vi nấm (nấm men hoặc nấm mốc), vi khuẩn (như E. coli hoặc S. aureus), và thậm chí cả các mycoplasma hoặc virus có kích thước còn nhỏ hơn nữa.
Như vậy, vi sinh vật thực chất là một thuật ngữ gọi chung dựa trên kích thước siêu nhỏ, chứ không phải là một nhóm sinh vật đồng nhất về mặt sinh học. Điểm chung duy nhất giữa chúng là kích thước “nhỏ bé”, nhưng các đặc tính sinh học lại có sự khác biệt vô cùng lớn.
Để giúp quý độc giả và các kỹ thuật viên có cái nhìn tổng quan, Bảng 1-1 dưới đây sẽ tóm tắt những điểm khác biệt cốt lõi giữa các nhóm sinh vật phổ biến, bao gồm các vi sinh vật điển hình như vi khuẩn, vi nấm, cho đến các tác nhân đặc biệt như virus, mycoplasma và rickettsia.
Bảng 1-1: Những điểm khác biệt cốt lõi giữa các nhóm sinh vật phổ biến Nội dung được hiệu đính và trích dẫn một phần từ… https://ja.wikipedia.org/wiki/ウイルス
Vì vi sinh vật có kích thước siêu nhỏ, việc sử dụng kính hiển vi là điều bắt buộc để có thể quan sát được chúng. Đối với vi khuẩn và vi nấm, chúng ta có thể dễ dàng quan sát bằng kính hiển vi quang học (kính hiển vi sinh học thông thường). Tuy nhiên, virus lại có kích thước nhỏ hơn rất nhiều, đòi hỏi phải sử dụng kính hiển vi điện tử mới có thể nhìn thấy cấu trúc của chúng.
Khi chúng ta đặt tất cả các sinh vật (bao gồm cả vi sinh vật) lên một trục đo lường với kích thước là thước đo chỉ thị, tương quan về độ lớn giữa các nhóm sẽ được thể hiện một cách trực quan như trong Hình 1-1.
Hình 1-1: Biểu đồ so sánh kích thước các loại vi sinh vật
【Góc thông tin thêm】
Nếu lấy “1” làm mốc chuẩn, các đơn vị có giá trị lớn hơn sẽ tăng dần theo cấp số mười như: “10”, “100”, “1.000”, “10.000”,… Ngược lại, các đơn vị có giá trị nhỏ hơn sẽ giảm dần theo các phân số: “1/10”, “1/1.000”, “1/10.000”, “1/100.000” và cuối cùng là “1/1.000.000”.
Tác giả
Cố vấn cao cấp, GMP Platform, Tập đoàn CM Plus
nhiều năm kinh nghiệm chuyên sâu trong các lĩnh vực quản lý tiệt trùng, vi sinh học và đảm bảo chất lượng (QA) tại các tập đoàn đa quốc gia hàng đầu như Johnson & Johnson, Creative Medic và Boston Scientific, trước khi chính thức gia nhập CM Plus vào năm 2013
Trong thời gian công tác tại các nhà sản xuất thiết bị y tế kể trên, với tư cách là một chuyên gia hàng đầu về phương pháp tiệt trùng bằng khí Ethylene Oxide (EO/EtO), ông đã tích cực tham gia vào Nhóm Nghiên cứu Khoa học thuộc Bộ Y tế và Phúc lợi Nhật Bản, cùng nhiều ủy ban chuyên môn liên quan đến lĩnh vực tiệt trùng.
Về GMP Platform (https://www.gmp-platform.com/)
*Nếu bạn đang sử dụng Google Chrome, chỉ cần nhấp chuột phải vào bài viết và chọn “Dịch sang tiếng Việt” (hoặc “Google Translate”).