Phá án nhờ... vi khuẩn

Sử dụng hệ vi sinh vật để chống tội phạm

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Illinois ở Chicago, Mỹ đang tiếp cận hệ vi sinh vật của chúng ta theo một cách hoàn toàn mới. Họ đang hỏi liệu các loại vi khuẩn khác nhau mà tội phạm để lại tại hiện trường vụ án có thể được sử dụng để truy tìm chúng hay không. Nghiên cứu gần đây nhất của họ, có tựa đề “Dấu nhấn vi khuẩn là bằng chứng dấu vết trong các vụ trộm ở khu dân cư”, đã được trình bày tại ASM Microbe, cuộc họp thường niên của Hiệp hội Vi sinh học Hoa Kỳ, được tổ chức tại Atlanta, GA.

Jarrad Hampton-Marcell, người trình bày những phát hiện này, giải thích: “Nếu dấu hiệu vi sinh vật của một cá nhân được khôi phục từ một môi trường nhân tạo, môi trường xung quanh do con người tạo ra mà con người chúng ta đang sống, vii khuẩn ở người này sẽ khác người khác. Ông cho biết thêm, hệ vi sinh vật này có thể đóng vai trò là bằng chứng dấu vết trong các cuộc điều tra pháp y.

Thật đáng kinh ngạc, con người thải ra khoảng 36 triệu tế bào vi sinh vật vào môi trường mỗi giờ và mỗi người đều có một dấu hiệu vi sinh vật riêng biệt. Về lý thuyết, đó là một bằng chứng khá rõ ràng. Để xem liệu đây có phải là một công cụ điều tra khả thi hay không, các nhà nghiên cứu đã thiết lập các “vụ trộm giả” ở 10 ngôi nhà. Trước và sau khi vụ trộm xảy ra, các nhà khoa học đã lấy mẫu từ nhiều bề mặt khác nhau trong mỗi ngôi nhà. Họ cũng lấy mẫu tay và mũi của chủ nhà và kẻ trộm.

Cách tiếp cận khả thi?

Tổng cộng, hơn 8.000 tập hợp vi sinh vật riêng biệt đã được xác định trong số hơn 400 cá nhân tham gia nghiên cứu. Tiếp theo, các nhà khoa học cố gắng đối chiếu dấu hiệu vi sinh vật của những tên trộm với những ngôi nhà mà chúng đã đến thăm. Họ cho hay: “Các tập hợp vi sinh vật độc đáo đã lập bản đồ kẻ trộm đến những ngôi nhà mà chúng đã đột nhập với độ chính xác cao hơn 75%”.

Nói cách khác, bằng cách đánh giá sự khác biệt giữa các vi khuẩn họ tìm thấy trước và sau vụ trộm, họ có thể xác định rằng có người khác đã ở trong nhà và thu hẹp phạm vi thành một cá nhân cụ thể. Hampton-Marcell cho biết: “Nghiên cứu này là một trong những nghiên cứu đầu tiên sử dụng hệ vi sinh vật như một công cụ pháp y bằng cách sử dụng các dấu hiệu độc đáo thay vì sự khác biệt trong cấu trúc cộng đồng vi sinh vật”. Ông cho biết thêm: “Với sự cải tiến hơn nữa trong việc phát hiện các dấu hiệu ổn định, hệ vi sinh vật ở người có thể đóng vai trò là một công cụ bổ sung để lập hồ sơ con người và điều tra hiện trường vụ án”.

Vì vậy, có thể phải mất một thời gian nữa lượng vi khuẩn của tội phạm mới khiến chúng phải ngồi tù, nhưng khả năng điều tra được sử dụng theo cách này có vẻ rất hấp dẫn. Nhiều công việc chắc chắn sẽ theo sau.

"Đánh dấu lãnh thổ" bằng các vi sinh vật có trên người

Khi bạn chạm tay vào vật gì đó, bạn để lại dấu vân tay - những đường vân xoắn được tạo ra bởi tuyến nhờn bên dưới da giúp nhận diện bạn là ai. Bạn cũng có thể để lại vài vết về DNA của mình, thứ cũng giúp nhận diện ra bạn. Và không chỉ thế, bạn còn "đánh dấu lãnh thổ" bằng các vi sinh vật có trên người. Điều quan trọng là các vi khuẩn trên liên tục sinh ra và "vương vãi" ra xung quanh bạn. Chỉ cần bạn chạm vào gì đó, chúng lập tức nhảy sang bên kia bề mặt.

Qua nhiều năm nghiên cứu, các nhà khoa học nhận ra rằng, hầu hết mỗi người đều có một "hệ" vi khuẩn riêng không giống ai. Tuy rằng, chúng ta chia sẻ với nhau các dòng vi khuẩn thông qua những cử chỉ thân mật, song danh sách chính xác từng loài lại khác nhau giữa mỗi người. Curtis Huttenhower, thuộc khoa Sức khỏe Cộng đồng ở Đại học Harvard, cho biết: "Nếu chúng ta chọn một nhóm người, các vi sinh vật trên từng người sẽ khác nhau nhưng thông tin di truyền của chúng thì tương tự". Dựa trên điều này, khá nhiều nghiên cứu đã được tiến hành. Chủ yếu chúng được khai thác trong lĩnh vực khoa học hình sự, nơi mà đôi khi kẻ gây án "ranh ma" biết cách xóa dấu vết vân tay của mình và mảnh vụn DNA quá ít để vạch mặt chúng.

Điều tra qua vi khuẩn ruột ổn định hơn

Năm 2010, một nhóm thuộc Đại học Colorado, Mỹ phát hiện ra những vi khuẩn tìm thấy trên bàn phím và chuột máy tính (khả năng từ smartphone cũng cao không kém) trùng khớp với những mẫu có trên da người chủ sở hữu, hơn là từ những người khác. Hoặc, Simon Lax và Jack Gilbert từ Đại học Chicago có thể phân biệt được 18 tình nguyện viên thí nghiệm, dựa trên các mẫu vi khuẩn có trong nhà của họ.

Hoặc gần đây nhất, Lax và một sinh viên hoán đổi môi trường sống của nhau trong 2 ngày, họ đổi điện thoại, giày cho nhau... Sau đấy họ nhận ra, ngoài những mẫu vi khuẩn mới, những vật dụng trên vẫn lưu lại dấu vết của người chủ cũ. Chi tiết này cho thấy, vi khuẩn cũng có thể sử dụng như một cách để biết ai là chủ cũ của món đồ. Giả dụ một món đồ bị cướp và có nhiều người cùng đến nhận, hoặc kẻ tội phạm sử dụng món đồ của nạn nhân như của chính hắn chẳng hạn. Ngoài ra, tuỳ theo môi trường của món đồ, khả năng lây truyền vi khuẩn cũng khác nhau. Ví dụ đế giày rất dễ nhận lấy vi khuẩn từ sàn nhà mà chúng giẫm lên. Đặc điểm này có thể dùng để phỏng đoán lại hướng di chuyển của hung thủ/ nạn nhân khi vụ việc xảy ra.

Tuy vậy, có những câu hỏi quan trọng là, liệu phương pháp vi khuẩn có chính xác ở quy mô lớn không, ở những nơi có nhiều người qua lại? Liệu nó có chỉ ra chính xác người cần tìm mà không gây nhầm lẫn hay không? Liệu các kết quả có đồng nhất hay không? Trong khi vân tay và DNA luôn luôn cố định, các hệ vi sinh lại thay đổi liên tục - vậy liệu các vi khuẩn bị "vương vãi" từ vài tuần hoặc vài tháng trước vẫn chỉ ra được đúng chủ của chúng?

Để trả lời các thắc mắc trên, nhóm của Huttenhower bắt tay vào nghiên cứu dữ liệu từ dự án Vi sinh trên Con người (Human Microbiome Project). Dự án này thu thập các vi khuẩn ở trong ruột, da cũng như các phần khác trên cơ thể của 120 người. Nhóm nghiên cứu sử dụng một thuật toán nhằm tổng hợp dữ liệu của các tình nguyện viên từ lần lấy mẫu đầu tiên của họ. Thuật toán này sẽ trích ra những thông số như các chủng vi khuẩn, các dòng giữa chúng, gene... và gói chung lại thành một "mã" thông tin chỉ đúng với từng người một. Sau đó, nhóm này mời các tình nguyện viên trở lại lấy mẫu sau vài tháng để xem liệu "mã" trên còn nhận diện đúng họ nữa hay không.

Nhưng kết quả đáng buồn là, chỉ có 1/3 số "mã" đầu ghi nhận đúng chủ của chúng. Với tỷ lệ này thì thuật toán trên không thể dùng như một phương pháp hình sự để nhận diện tội phạm. Tuy vậy, kết quả dường như chính xác hơn khi nhóm tập trung vào các vi khuẩn ở hệ đường ruột. Chúng tỏ ra khá ổn định trong thời gian, với tỷ lệ chính xác lên đến 86%!

Rất có thể hệ miễn dịch của chúng ta đã quyết định "kẻ nào được sống". Hoặc cũng có thể sự tồn tại của chúng là nhờ phép "tiên hạ thủ vi cường", khi một dòng vi khuẩn chủ động "chiếm giữ trước địa bàn", chúng sẽ quyết định "kẻ nhập cư" nào được "ở lại". Điều bạn nên biết là, ngoài việc đấu tranh với hệ miễn dịch của chúng ta, giữa các loài vi khuẩn cũng có sự tranh giành "địa bàn sống" cùng nhau. Điều này gần tương tự như các băng đảng mafia trong xã hội loài người, nơi mà đôi khi cảnh sát "quan hệ" với băng đảng này để thanh trừng những băng đảng khác. Tất nhiên, lợi ích "chung" ở đây là một xã hội trật tự trị an, hoặc một cơ thể khỏe mạnh.

Và một lẽ tất nhiên khác là, điều trên chỉ đúng khi cơ thể chúng ta khỏe mạnh. Nếu bạn chẳng may bị nhiễm một "siêu tội phạm" nguy hiểm như virus lao, cúm, trùng uốn ván, dịch hạch... chúng sẽ phá vỡ sự cân bằng vốn có trên và nhiều vi khuẩn "thường trú" trong cơ thể bạn có thể bị tiêu diệt. Lấy ví dụ như chứng rối loạn đường tiêu hóa hoặc tiêu chảy đến từ việc thay đổi cán cân vi khuẩn trong đường ruột, nhất là các vi khuẩn cần thiết cho quá trình tiêu hóa.

Huttenhower nhận xét: "Chúng ta không chỉ là những con robot của vi khuẩn, mà từng cá nhân chúng ta là một con robot độc lập cho từng chủng vi khuẩn khác nhau, vốn có mặt quanh ta từ hàng chục năm qua". Và dù độ chính xác từ phép "đo" vi khuẩn có thể không cao, nó vẫn có giá trị trong khoa học hình sự. "Nếu anh "làm rơi" vi khuẩn ra xung quanh, thì khả năng cao là anh cũng "đánh rơi" cả DNA của mình và nhận dạng bằng DNA vốn đã rất phát triển".

Nói cách khác, trong trường hợp thông tin từ DNA không đủ, thì thông tin từ vân tay hoặc vi khuẩn vẫn có thể giúp cảnh sát xác định ai là kẻ gây ra tội ác bằng cách kết hợp nhiều dữ liệu trên lại với nhau.

Vi khuẩn đường ruột gây ra mỡ bụng, nhưng nguyên nhân là do gen hay chế độ ăn uống? Chúng ta biết rằng hệ vi sinh vật đường ruột đóng một vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh sức khỏe tổng thể, đặc biệt là lượng mỡ dự trữ. Nhưng các quá trình ảnh hưởng đến sự tích tụ chất béo được quyết định bởi yếu tố di truyền và yếu tố môi trường, chẳng hạn như chế độ ăn uống ở mức độ nào?