Hành trình vén bức màn bí mật của hệ vi sinh vật trong đường ruột cá

Microbiome được ví như một cơ quan đúng nghĩa

Trên khắp cơ thể của tất cả các loài động vật trên cạn hay dưới nước, kể cả con người đều có chứa hàng trăm ngàn tỷ vi khuẩn. Và cộng đồng vi sinh vật này sống rất phức tạp, chúng có thể giúp nhau cùng phát triển, cũng có thể loại trừ lẫn nhau, cộng sinh, hội sinh hay cả ký sinh lẫn nhau, chúng còn tương tác với môi trường, sống bám trên cơ thể ký chủ thậm chí là tương tác qua lại với ký chủ. Chúng như một cơ quan đúng nghĩa gọi là Microbiome.

Hứa hẹn một sự thú vị khi bắt tay vào khám phá ảnh hưởng của microbiome đến hiệu suất các loài thủy sản sống trong môi trường nước.

Tại sao lại chọn cá?

Có thể nói đường ruột có một hệ thống vi sinh vật đa dạng nhất trong tất cả các bộ phận ở động vật. Một microbiome đường ruột ổn định và liên kết chặt chẽ với nhau sẽ duy trì sự tồn tại và phát triển của chúng và sức khỏe của vật chủ. Nhiều chuyên gia cũng đang trên con đường khám phá điều mới lạ từ sự tác động của hệ thống vi sinh vật đường ruột này, có chúng thì đường ruột vật chủ ổn định hơn, quá trình trao đổi chất và hoạt động của hệ miễn dịch cũng hiệu quả hơn. Cũng như ở người và động vật thì cá có hệ tiêu hóa, hệ miễn dịch hoạt động tốt hơn là nhờ vào công lớn của microbiome đường ruột.

Hệ vi sinh vật đường ruột cá rất đa dạng bao gồm vi khuẩn, nấm, virus… nhưng vi khuẩn vẫn phong phú và chiếm ưu thế nhất. Cộng đồng này được hình thành từ các hoạt động sống của cá, bắt mồi, giai đoạn sống, môi trường sống, vị trí địa lý, sức chịu đựng, sự di truyền và cả những hóa chất được sử dụng trong quá trình nuôi. Mối quan hệ thân thiết được duy trì giữa hệ vi sinh vật này với lớp niêm mạc trong ruột cá, đây như là một cơ quan riêng biệt của cá, chúng tồn tại để giúp nhau cùng phát triển, cùng sản xuất vitamin, tổng hợp acid amin và sản xuất ra các chất chuyển hóa khác. Và dĩ nhiên những chất này rất có lợi cho sức khỏe cá.

Các chiến lược giải mã ẩn số được thiết lập

Nhiều khía cạnh của microbiome ở cá vẫn còn là một ẩn số. Do đó, những nghiên cứu gần đây thường tập trung khám phá tất tần tật về microbiome để tối ưu hóa hiệu quả trong quá trình nuôi. Microbiome đã được xếp thành một ngành riêng với nhiều mặt về dinh dưỡng, di truyền, sinh học và chế biến thực phẩm, tất cả đều cùng chung một mục đích để vén bức màn bí mật, giải mã các ẩn số trên.

Cấu trúc, thành phần và tiềm năng to lớn đối với sức khỏe cá của hệ vi sinh vật đường ruột đã được nghiên cứu rất nhiều trước đây. Cho nên bây giờ, điều cần khám phá là cách thức hoạt động các loại vi sinh vật trong cộng đồng ở các môi trường sống khác nhau (ví dụ như tác dụng của chúng khi hệ thống nuôi có gắn bộ lọc sinh học), cách chúng tương tác với vật chủ (vai trò trong việc chuyển đổi dinh dưỡng, nâng cao sức khỏe và nhất là đẩy lùi bệnh tật). Ưu tiên cao nhất là cần nghiên cứu rõ ràng chức năng tạo ra tính kháng, xử lý triệt để mầm bệnh,  Nếu được giải quyết, những ẩn số này sẽ mang lại những giá trị tuyệt vời cho ngành nuôi trồng thủy sản trong tương lai.

Một điều đáng kinh ngạc là quá trình lên men một số chất phức tạp, không tiêu hóa được của nhóm vi khuẩn kỵ khí cư trú trong đường ruột. Và quá trình này đã tạo ra các chất cần thiết, nhất là những acid béo chuỗi ngắn có tác dụng tuyệt vời cho sức khỏe của người và động vật, nhưng đối với cá thì thông tin còn rất hạn chế mặc dù chúng rất hữu ích nhằm cải thiện sức khỏe cá nuôi. Một số phương pháp mới hiện đại đã được áp dụng để tìm ra mối liên kết bí ẩn trên, cũng đã chứng minh được microbiome đường ruột trên cá hồi Đại Tây Dương sẽ thay đổi khi di chuyển ra biển theo mùa và vị trí địa lý, hơn nữa nồng độ của các acid béo cũng sẽ thay đổi tùy thuộc vào khẩu phần ăn hằng ngày. Tuy nhiên vấn đề khó ở đây là làm sao tìm hiểu được mối liên quan chéo giữa cá, hệ vi sinh vật và các acid béo chuỗi ngắn là như thế nào?

Nhiều nghiên cứu được thực hiện trên cá hồi Đại Tây Dương cho thấy hệ vi sinh vật có sự khác nhau giữa cá nuôi và cá ngoài tự nhiên. Chú trọng khám phá những thay đổi trong hệ vi sinh vật và xác định vi khuẩn nào là cần thiết nhất cho sức khỏe vật chủ và phù hợp với điều kiện sống trong đường ruột cá. Do vậy mà những nghiên cứu hiện nay tập trung vào các yếu tố kích hoạt và làm thay đổi hệ vi sinh vật này và chủ yếu là áp dụng được vào phương pháp cho ăn.

Thành phần của hệ vi sinh vật này ưu thế ở một vài loài vi khuẩn nhất định nhưng lại thay đổi giữa các nghiên cứu khác nhau. Sự thay đổi này được chứng minh là do sự ảnh hưởng của hệ vi sinh vật bên ngoài. Nhưng cái khó là vẫn chưa xác định được chính xác lượng vi khuẩn và cơ chế tương tác cơ bản giữa vật chủ và vi khuẩn. Đối với một con cá chúng ta đang nuôi là chúng ta còn nuôi hàng nghìn tỷ vi sinh vật khác. Do đó, xây dựng và duy trì microbiome đường ruột khỏe mạnh, hiểu rõ về sự đa dạng và cấu trúc của cộng đồng vi sinh vật ở cá đối với sự tăng trưởng và sức khỏe cá là vô cùng cần thiết.