Nhận diện tội phạm nhờ… vi khuẩn

Qua nhiều năm nghiên cứu, các nhà khoa học nhận ra rằng hầu hết mỗi người đều có một “hệ” vi khuẩn riêngkhông 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 từng người. Curtis Huttenhower, thuộc khoa Sức khoẻ 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 xoá dấu vết vân tay của mình và mảnh vụn DNA quá ít để vạch mặt chúng.

Phát hiện này có ý nghĩa gì trong đấu tranh tội phạm?

Năm 2010, một nhóm thuộc Đại học Colorado 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 mặt trên da người chủ sở hữu, hơn là từ những người khác. Hoặc mới năm ngoái, 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.

Có hàng triệu chiếc điện thoại giống nhau nhưng chỉ có vài chiếc là của bạn hoặc từng là của bạn!

Hoặc gần đây nhất, Lax và một sinh viên hoán đổi môi trường sống của nhau trong 2 ngày, họ đổi điện thoại cho nhau, 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 dẫm 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?

Nơi ta đi qua, vi khuẩn ở lại

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%!

Vẫn cần cải thiện thêm

Huttenhower nhận định: “Đấy chỉ mới là bước đầu. Độ chính xác chỉ có thể tăng lên nếu chúng tôi có thêm nhiều dữ liệu tuần tự hơn nữa và thuật toán giải mã tốt hơn nữa”. Nhưng ông đi theo một hướng khá lạ – sai số. “Do hệ vi sinh thay đổi theo thời gian, chúng tôi muốn tìm ra nhiều sai số nhất có thể, nên chúng tôi sửa lại thuật toán theo hướng tìm các giá trị sai“. Theo cách đó, chương trình giải mã có thể không nhận diện được từng người dựa vào mẫu vi khuẩn của họ, nhưng nó sẽ gần như không nhận diện sai ai bao giờ. Ví dụ một nhóm nghi phạm có 10 người, chương trình của Huttenhower có thể không nhận ra chính xác ai là hung thủ, nhưng nó có thể giới hạn số nghi phạm xuống còn 2 – 3 người.

Kết quả nghiên cứu của nhóm Huttenhower còn mở ra những hiểu biết khác về hệ vi sinh của con người. Cơ thể chúng ta, mà đặc biệt là đường ruột, bị “chiếm đóng” bởi một số dòng vi khuẩn đặc trưng và chúng rất ổn định. Mật độ của từng loài có thể biến động tuỳ theo sinh hoạt, nhưng số lượng các loài trong chúng gần như bất biến hàng thập kỷ. Nhưng lý do tại sao thì các nhà khoa học vẫn đang cố giải mã.

Hiểu biết hơn chính mình

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 khoẻ mạnh.

Cơ thể người là “nhà” của hàng trăm loài vi khuẩn

Và một lẽ tất nhiên khác là điều trên chỉ đúng khi cơ thể chúng ta khoẻ 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 hoá 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 hoá.

Liệu vi khuẩn có hình thành nên “tính cách” của mỗi người?

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.