Làm cách nào mà virus có thể nhảy từ động vật sang người?

Tại hội chợ bang Maryland năm 2017, nông dân thông báo những con heo thắng giải có biểu hiện phát sốt, đỏ mắt và sổ mũi. Nhưng trong khi ban tổ chức lo ngại về mấy con heo thì sở y tế Maryland lại quan tâm đến một nhóm người bị ốm khi tham dự hội chợ. Vài người cưng nựng heo, số khác chỉ đơn thuần tiến sát gần chuồng, chẳng mấy chốc, 40 người trong số họ được chẩn đoán mắc cúm heo.

​Động vật mắc bệnh thường không lây sang người. Nhưng khi lây sang người, sự chuyển dịch chủ thể của virus có khả năng gây ra dịch bệnh chết người. Vậy làm thế nào mầm bệnh của một loài lại lây nhiễm sang loài khác và điều gì khiến việc chuyển chủ thể lại nguy hiểm đến vậy?

​Virus là một loại ký sinh trùng hữu cơ lây nhiễm gần như lên tất cả mọi thể sống. Để tồn tại và sinh sôi, chúng phải trải qua ba giai đoạn: tiếp xúc với chủ thể dễ mắc bệnh, nhiễm trùng rồi nhân rộng và truyền nhiễm sang những cá thể khác.

​Virus là một loại ký sinh trùng hữu cơ lây nhiễm gần như lên tất cả mọi thể sống.

​Lấy cúm người làm ví dụ. Đầu tiên, virus cúm tiếp xúc với chủ thể mới, đi qua đường hô hấp, điều này không khó gì mấy, nhưng để tồn tại trong cơ thể mới này, virus phải lây nhiễm cho chủ thể thành công trước khi bị phản ứng miễn dịch tiêu diệt. Để đạt được mục tiêu, virus đã tiến hóa những tương tác đặc thù với từng loài vật chủ.

​Virus cúm người được bao phủ bởi protein, được thích nghi để kết nối với thụ thể trên các tế bào hô hấp ở người. Khi đã vào tế bào, virus sẽ áp dụng các biện pháp thích nghi khác để chiếm quyền điều khiển cơ chế phân chia của tế bào chủ và sao chép bộ gen di truyền của nó.

Giờ thì, nó chỉ cần làm tê liệt hoặc lẩn tránh hệ thống miễn dịch của chủ thể cho đến khi nhân lên đủ để lây nhiễm nhiều tế bào hơn. Tại thời điểm đó, bệnh cúm có thể truyền sang nạn nhân tiếp theo bằng cách thông qua dịch từ cơ thể bị nhiễm bệnh. Và chỉ một cú hắt hơi cũng đủ mang virus tới vật nuôi, cây trồng hay thậm chí, bữa trưa của bạn.

​Virus luôn gặp các loài mới và cố gắng lây nhiễm chúng. Điều này thường thất bại, chủ yếu do bộ gene giữa các chủ thể khác biệt quá lớn. Đối với virus đã thích nghi để lây nhiễm trên người, tế bào rau diếp sẽ là môi trường xa lạ, không phù hợp để sinh tồn.

​Nhưng số lượng virus lưu chuyển trong môi trường là đáng kinh ngạc, tất cả chúng đều có khả năng tiếp xúc với chủ thể mới. Và vì nhân lên nhanh chóng ở cấp độ hàng triệu, chúng có thể mau chóng tạo ra đột biến ngẫu nhiên. Hầu hết các đột biến kém hiệu quả hay thậm chí gây hại cho chính nó; nhưng một tỷ lệ nhỏ đột biến có thể làm cho mầm bệnh có khả năng lây sang các loài mới. Xác suất thành công của việc này tăng dần theo thời gian, hoặc nếu loài mới có họ hàng gần với chủ thể của virus.

​Đối với virus đã thích nghi với những loài có vú khác, lây nhiễm sang người sẽ chỉ cần một vài đột biến may mắn mà thôi. Nếu một virus đã thích nghi với tinh tinh, loài có họ hàng gần nhất về mặt di truyền với ta, nó hầu như chẳng cần thay đổi gì. Tuy nhiên, Thời gian và sự tương đồng bộ gene vẫn là chưa đủ để thực hiện việc chuyển vật chủ thành công.

Qua nhiều quá trình lây truyền, truyền nhiễm, virus trở nên nguy hiểm hơn nhiều.

​Vài virus được trang bị để dễ dàng thâm nhập sang tế bào của chủ thể mới, nhưng không thể vượt qua hệ thống miễn dịch. Vài loại virus khác có thể khó lây truyền hơn sang chủ thể mới, tuy vậy, khi quá trình chuyển chủ thể tới giai đoạn truyền nhiễm, virus trở nên nguy hiểm hơn nhiều.

​Giờ đây, mầm bệnh đang sinh sôi trong chủ thể có khả năng đột biến ra một virus tốt hơn, từ đó gia tăng khả năng bùng phát dịch bệnh. Các nhà virus học đang không ngừng xem xét những đột biến khiến virus thích ứng với việc chuyển dịch giống như cúm. Tuy nhiên, tiên đoán về khả năng bùng phát dịch là một thách thức lớn.

Chúng ta chỉ mới bước đầu khám phá những loại virus đa dạng này. Các nhà nghiên cứu đang không ngừng tìm hiểu khía cạnh sinh học của mầm bệnh để nhanh chóng phát triển vắc-xin và ra chính sách ngăn chặn bệnh dịch bùng phát.