Phân loại và danh pháp vi sinh vật

1. SỰ PHÂN CHIA SINH GIỚI

Năm 1753, Linnaeus lần đầu tiên xếp các sinh vật thành hai giới (kingdom): 1 giới thực vật (thực vật, vi khuẩn, nấm, tảo) và giới động vật (động vật nguyên sinh và động vật bậc cao).

Năm 1865, Haeckel phân thành ba giới: thực vật, động vật và giới nguyên sinh vật (protista). Trong đó, các vi khuẩn, động vật nguyên sinh, tảo đơn bào, nấm mốc, nấm men nằm trong giói protista.

Năm 1969, Whittaker tách giới nguyên sinh yật của Haeckel thành ba giới riêng: monera (tất cả các vi khuẩn), fungi (các loại nấm), protista (động vật nguyên sinh và tảo đơn bào). Cùng với hai giới thực vật và động vật, sinh vật theo Whittaker được xếp thành năm giới.

Năm 1977, Woese sau khi phân tích rARN lại xếp các sinh vật thành ba giới: eukaryota (sinh vật nhân thật gồm tất cả động vật và thực vật), eubacteria (vi khuẩn thật gồm đa số các vi khuẩn trong tự nhiên) và archeaeobacteria (vi khuẩn cổ là một nhóm vi khuẩn đặc biệt, khác với các vi khuẩn thật ở chỗ vách không có peptidoglycan, ARN-polymerase có cấu trúc tương tự nấm men và không mẫn cảm với rifampicin, thứ tự các nucleotit của rRNA rất khác với các vi khuẩn thông thường).

Một số tác giả khác khi dựa vào cấu trúc của nhân (có màng bao bọc hay không) còn phân chia sinh vật thành hai nhóm lớn hoặc hai siêu giới (superkingdom): prokaryota (nhân nguyên thủy) và eukaryota (nhân thật). Cũng theo đó, người ta chấp nhận có hai kiểu tế bào: tế bào nhân nguyên thủy (prokaryot) và tế bào nhân thật (eukaryot). Vi khuẩn nằm trong kiểu tế bào nhân nguyên thủy.

Ngày nay, việc phân loại sinh giới sao cho hợp lý hơn vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu. Tuy vậy, những điểm chung sau đã được thống nhất:

• Đơn vị cơ sở về cấu trúc là tế bào, là đơn vị sống nhỏ nhất.
• Chất di truyền là ADN. Các cao phân tử sinh học (acid nucleic, protein, polysaccharid, lipid) đều có thành phần tương tự.
• Sử dụng ATP làm “đồng tiền năng lượng” phổ biến.
• Quá trình truyền thông tin di truyền (sao chép, phiên mã, dịch mã) cung như các con đường trao đổi chất cơ bản diễn ra tương tự.
• Thuật ngữ “vi sinh vật” dùng để chỉ các cơ thể có kích thước rất nhỏ, đa số là đơn bào và kém phân hóa. Ngoài các tế bào nhân nguyên thủy thuộc prokaryot (các vi khuẩn), vi sinh vật còn bao gồm cả tảo, nấm, động vật nguyên sinh (thuộc eukaryot).

2. PHÂN LOẠI VÀ DANH PHÁP VI KHUẨN

Đơn vị phân loại cơ bản ở vi khuẩn là loài (species). Các vi khuẩn trong cùng loài có cùng nguồn gốc, genotype, các tính chất sinh học và di truyền được các tính chất đó cho thế hệ sau. Các loài rất gần nhau được xếp thành chi (genus) (một số tài liệu dịch là giống), nhiều chi (hoặc giống) gần nhau hợp thành một họ (family), các họ gần nhau thành một bộ (order). Dưới loài là chủng (strain), chủng là tập hợp các tế bào con cháu của một khuẩn lạc đơn độc từ một quần thể thuần khiết.

Mã quốc tế về danh pháp của vi khuẩn đã được quy định bởi ủy ban Quốc tế về Phân loại Vi khuẩn (International Committee on Systematic Bacteriology: ICSB). Viết và đọc tên vi khuẩn được quy ước thống nhất bằng tiếng La Tinh. Gọi tên một vi khuẩn xác định gồm tên chi và tên loài. Chữ đầu viết tên chi và viết hoa, chữ sau viết tên loài và viết thường. Cả tên chi và tên loài đều viết nghiêng hoặc gạch dưới. Ví dụ: tên của vi khuẩn gây bệnh giang mai là Treponema pallidum hoặc Treponema pallidum. Tên chi có thể được viết tắt nếu xuất hiện nhiều lần trong cùng một bài viết. Khi cần viết tắt thì viết hoa chữ cái đầu của tên chi, sau đó đặt dấu chấm, tên loài vẫn viết thường và cách ra một ký tự, ví dụ: T. pallidum. Khi định danh một vi khuẩn chỉ đến được mức “chi” thì sau tên chi viết tắt là “sp ” thay cho tên loài, nếu muốn chỉ nhiều loài trong chi đó thì viết “spp ”, loài phụ được ghi “ssp ” hoặc “subsp ” (subspecies).

Danh pháp là tên chính thức duy nhất được dùng trong các tài liệu khoa học mang tính quốc tế. Tuy nhiên, trong thực tế lâm sàng, tên thường gọi của một số loài vi khuẩn vẫn thường được đề cập đến vì các tên này gắn liền với vật chủ mà nó gây bệnh hoặc mang tính phổ thông dễ gọi, các tên này không được in nghiêng. Ví dụ:

Danh pháp             Tên thường gọi

1. tuberculosis Trực khuẩn lao người
2. aureus Tụ cầu vàng

Một số quy ước khác:

Họ vi khuẩn có tận cùng là chữ aceae.

Bộ vi khuẩn có tận cùng là chữ ales.

Tên chủng đặt theo tên tác giả tìm ra hoặc theo địa danh hoặc theo số hiệu kiểm tra. Tên chủng viết hoa.

Ví dụ: Bộ: Spirochaetales Họ: Spirochaetaceae Chi: Treponema Loài: T. pallidum Chủng: Nicohn

Các căn cứ phân loại:

• Theo chủng loại phát sinh: các loài xuất hiện qua sự tiến hóa phân ly từ một tổ tiên chung được xếp vào một chi. Khác với sinh vật bậc cao còn giữ lại các hóa thạch, việc phân loại vi khuẩn theo chủng loại phát sinh là khó thực hiện.
• Theo các đặc điểm giống nhau: đây là cách phân loại nhân tạo, các cá thể giống nhau được xếp thành từng nhóm theo một khóa xác định (không nhất thiết có quan hệ về chủng loại phát sinh). Cách phân loại này hiện nay đang được dùng phổ biến, người có công nhất trong lĩnh vực này là Bergey.
• Gần đây, cùng với tiến bộ trong lĩnh vực sinh học phân tử, người ta đã dựa vào việc xác định thứ tự nucleotit của rARN-16S để xếp loại vi khuẩn. Việc phân tích rARN đã khẳng định tính khoa học trong khóa phân loại của Bergey, đồng thời cũng phát hiện một số chỗ chưa hợp lý. Trên cơ sở đó, Hội đồng Danh pháp Quốc tế dần dần bổ sung một số điểm để tiến tới một khóa phân loại hoàn chỉnh hơn.

Trong thực hành còn có cách phân loại sơ bộ hay dùng là phân biệt vi khuẩn thành hai nhóm: Gram âm và Gram dương. Cách phân loại này dựa vào tính chất bắt màu nhuộm Gram vì có liên quan đến cấu tạo vách tế bào vi khuẩn.

3. MỘT SỐ NHÓM VI KHUẨN ĐẶC BIỆT

3.1 Rickettsia

Rickettsia là một nhóm vi khuẩn đa hình thái, ký sinh trên các loại côn trùng chân đốt (chấy, rận), đa số không gây bệnh, loài gây bệnh cho người chỉ chiếm một phần nhỏ. Trước đây, Rickettsia được coi là trung gian giữa vi khuẩn và virus ị vì chúng có đặc điểm ký sinh bắt buộc trong tế bào sống, kích thước tương tự virus cỡ lớn. Ngày nay, chúng được xếp vào nhóm vi khuẩn vì trong cấu tạo tế bào có đủ các thành phần như vi khuẩn (vách, nguyên sinh chất, nhân có cả ADN và ARN, chịu tác dụng của một số kháng sinh…). Rickettsia gây sốt phát ban và viêm thành mạch dị ứng, đặc biệt ở các nội tạng, tình trạng nặng.

3.2 Chlamydia

Chlamydia là một loại vi khuẩn cũng ký sinh bắt buộc trong tế bào sống, kích thước rất nhỏ (0,3 – 0,5 µm). c. trachomatis gây bệnh đau mắt hột và bệnh u lympho hạt ở bẹn. c. psittaci gây viêm phổi, sốt ở vẹt có thể lây sang người.
-Mycoplasma

Mycoplasma được coi là vi khuẩn nhỏ nhất còn có khả năng sinh sản độc lập, không có vách tế bào. Trên môi trường thạch – huyết thanh tạo thành khuẩn lạc nhỏ dạng trứng oplet, các dạng tương tự được ký hiệu là PPLO. Khuẩn lạc gồm các tế bào và các hạt có hình dạng khác nhau. Chúng sinh sản qua phân đôi hoặc “nảy chồi”. Chúng thường ký sinh vô hại cho vật chủ, sống trên thanh mạc của đường hô hấp và đường sinh dục (chim và động vật có vú). Trên người, chúng gây bệnh do bám rất chắc vào các tế bào biểu mô. Các sản phẩm trao đổi chất của chúng (NH₄, H₂0₂) có tác dụng độc lên màng tế bào.
– Xạ khuẩn

Tên gọi của nhóm này bắt nguồn từ một loài sống kỵ khí, được mô tả đầu tiên là Actinomyces bovis, gây bệnh “nấm tia” ở bò, các đám tinh thể lớn tạo thành trong mô và ở xương quai hàm có cấu tạo như những tia phóng xạ. Xạ khuẩn sinh trưởng bằng khuẩn ty (hypha), đa số sống trong đất, Gram dương, thích nghi cả kỵ khí và hiếu khí. Chúng tổng hợp ra nhiều loại kháng sinh như streptomycin, chloramphenicol, tetracyclin…
– Xoắn khuẩn

Cấu tạo đơn bào, xoắn ốc, rất mềm dẻo, qua được dụng cụ lọc vi khuẩn. Tế bào gồm 3 phần chính:
– Trụ nguyên sinh chất.
– Sợi trục: là bó sợi quấn quanh tế bào giữa lớp murein và màng ngoài.
– Màng bao ngoài.
– Vi khuẩn cổ

Tên gọi “vi khuẩn cổ” bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp “archeae” có nghĩa là “cổ xưa”, ngụ ý sinh vật này có lẽ đã tổn tại qua thời kỳ khắc nghiệt nhất về khí hậu cách đây khoảng 4 tỷ năm. Những vi khuẩn này có thể sống ở những điều kiện vô cùng khắc nghiệt của thiên nhiên như ở suối nước nóng gần 100°c, khu vực dung nham núi lửa hoặc dưới đáy biển sâu (nơi có áp suất rất cao), chúng có thể “ăn” sắt và lưu huỳnh, thải ra khí thiên nhiên… Ví dụ như việc phát hiện ra vi khuẩn Methanococcus jannaschii ở đáy biển sâu hoặc vi khuẩn Pyrolobus fumarii ở khu vực dung nham núi lửa có nhiệt độ 113°c. Khi giải mã bộ gen của những vi khuẩn này, người ta nhận thấy 2/3 số gen của chúng chưa từng được biết đến trong thế giới sinh vật và không biết xếp chúng vào giới eukaryota hay prơkaryota (thế giới của các vi sinh vật đã biết). Và cũng từ đáy, nhánh thứ ba của sinh giới, nhánh Archeaebacteria ra đời. Khi phân tích các gen của Archeaebacteria, người ta nhận thấy một số gen giống của vi khuẩn, số khác lại tương tự của eukaryota. Xét về cách thức chuyển giao thông tin di truyền cho thế hệ sau, các vi khuẩn cổ này tương tự như eukaryota nhưng nó lại biến chất liệu từ môi trường xung quanh thành khối tế bào chất mới giống vi khuẩn. Thực ra, xét về mặt tiến hóa thì các vi khuẩn cổ này được xếp hạng cao hơn các vi khuẩn thật (prokaryota), vì vậy trong cấu trúc “cây sự sống” của Woese thì nhánh Archeaebacteria nằm giữa hai nhánh prokaryota và eukaryota.

Các vi khuẩn cổ lại được phân thành 3 nhóm chính: sinh metan, ưa mặn và ưa nhiệt – acid tùy theo đặc tính chuyển hóa của chúng.

Trong cấu trúc, vách tế bào của vi khuẩn cổ chứa pseudomurein, protein hay polysaccharid; đo đó không chịu tác dụng của kháng sinh nhóm P-lactamin. Thứ tự nucleotid của rARN-16S rất khác với các vi khuẩn thông thường. ARN-polymerase có cấu trúc tương tự của nấm men và không mẫn cảm với riíampicin.

4. PHÂN LOẠI VIRUS

4.1. Cơ sở phân loại

Phân loại virus dựa trên các cơ sở sau đây:

• Dựa vào kích thước, hình thể: virus nhỏ, virus lớn, virus hình cầu, virus hình khối đa diện..
• Dựa vào thành phẩn cấu tạo: virus có bao ngoài, virus trần.
• Dựa vào tính chất sinh lý: virus chịu nhiệt, virus không chịu nhiệt, virus nhạy cảm với pH acid, virus nhạy cảm với pH kiềm, virus nhạy cảm với ether.
• Dựa vào đặc điểm genome: virus ADN, virus ARN, kích thước phàn tử của genome (đơn vị kilobase), hàm lượng G + C.
• Dựa vào tính chất của protein: hoạt tính chức năng của protein, đoạn của acid amin.
• Cách phân loại theo đường lây và khả năng gây bệnh được dùng nhiều trong y học.

Các virus lây bệnh theo đường hô hấp (cúm, sởi, Rubella, quai bị, thủy đậu), các virus ỉây bệnh theo đường tiêu hóa (virus Rota, viêm gan A, Entero, bại liệt), các virus lây bệnh theo đường máu (HIV, virus viêm gan B, virus viêm gan C), các virus lây bệnh qua côn trùng chân đốt (viêm não Nhật Bản B, Dengue), các virus lây bệnh theo đường tình dục (HIV, virus viêm gan B, virus viêm gan c, Herpes).

Dựa vào khả năng gây bệnh: virus gây bệnh đường ruột, virus gây bệnh ở hệ thống thần kinh, virus gây bệnh da niêm mạc, virus gây sốt xuất huyết, virus gây viêm gan.

• Một hệ thống phân loại được David Baltimore đưa ra. Theo hệ thống phân loại Baltimore, virus được phân loại theo cách tổng hợp ARNm và được chia thành 7 nhóm:
  • dsDNA virus (Adeno, Herpes, Pox): virus ADN 2 sợi.
  • ssDNA virus (Parvo): virus ADN 1 sợi (+).
  • dsRNA virus (Reo): virus ARN 2 sợi.
  • (+)ssRNA virus (Picoma, Toga, Flavi): virus ARN 1 sợi (+).
  • (-)ssRNA virus (Orthomyxo, Rhabdo): virus ARN 1 sợi (-) + ssRNA-RT virus (Retro): virus ARN 1 sợi (+) nhân lên cần đến ADN.
  • dsDNA-RT virus (Hepadna).

Phân loại và đặt tên virus là công việc khó khăn, phức tạp và do một ủy ban quốc tế đảm nhiệm, được viết tắt là ICTV (International Committee on Taxonomy of viruses). Trên thực tế, phần nhiều phân loại virus dựa vào đặc điểm của acid nucleic (ADN hay ARN) và dựa vào khả năng gây bệnh

4.2. Đơn vị phân loại

Theo ICTV, thứ tự phân loại từ trên xuống gồm:

• Bộ (order): bao gồm nhiều họ virus có chung đặc tính nhưng khác nhau với các bộ khác. Đuôi của bộ có chữ viales, ví dụ: Mononegavỉrales.
• Họ (family): bao gồm nhiều giống virus có chung đặc tính. Đuôi của họ có

chữ viridae, ví dụ: Picornaviridae.

• Chi (genus): gồm các virus có chung đạc tính trong một họ. Đuôi của chi có chữ virus, ví dụ: Enterovirus,
• Loài (species): là một cion virus (một dòng virus từ một virus ban đầu). Khi gọi tên của một virus cụ thể đã được xác định phải viết tên loài.

Theo phân loại này, virus gồm có 3 bộ, 56 họ, 9 dưới họ, 233 chi và có khoảng 1.550 loài virus đã được xác định.

Trong thực tế, các virus ở người hay dùng tên thường gọi liên quan đến bệnh hoặc nguồn gốc, khi viết không in nghiêng, chỉ in nghiêng tên chi và họ trở lên. Ví dụ: loài Varicella-Zoster virus (VZV), thuộc chi Varicellovirus trong họ Herpesviridae. Loài Herpes simplex virus thuộc chi Simplexvirus nằm trong họ Herpesviridae.

Nguồn: Giáo trình vi sinh y học – Học viện Quân y