Cuộc diệt thỏ lớn nhất trong lịch sử loài người: Khi virus không tuân theo con đường tiến hóa thông thường

Để lại bài học sâu sắc cho chúng ta, trong khi đại dịch COVID-19 vẫn còn tiếp diễn.

Gần 3 năm trôi qua kể từ khi đại dịch COVID-19 bắt đầu, tỷ lệ tử vong do virus SARS-CoV-2 giảm xuống mức thấp nhất từ đầu đại dịch. Điều này có thể là dấu hiệu cho thấy virus đang tiến hóa theo hướng lây nhiễm dễ dàng hơn và gây bệnh nhẹ hơn.

'Có quan điểm cho rằng các lực lượng tự nhiên sẽ giải quyết đại dịch này cho chúng ta', Aris Katzourakis, nhà sinh vật học tiến hóa từ Đại học Oxford cho biết.

Tuy nhiên, có những trường hợp ngoại lệ. Quá trình tiến hóa của virus vẫn luôn có những điều bất ngờ. Ví dụ điển hình là câu chuyện về Myxoma, một chủng virus đã gây kinh hoàng cho thỏ ở Australia trong những năm 1950.

Điều đặc biệt là con người đã cố ý lây nhiễm virus Myxoma cho thỏ. Chủng virus này có độc lực cao, gây tỷ lệ tử vong lên đến 99,8%, và được sử dụng để kiểm soát dân số thỏ ở khắp Châu Úc.

Trong vòng 6 tháng, virus Myxoma đã cướp đi sinh mạng của 100 triệu con thỏ.

Theo Andrew Read, một nhà sinh vật học tiến hóa tại Đại học Pennsylvania, Myxoma đã đưa hàng trăm triệu con thỏ vào bước đường tử vong, biến chúng thành nạn nhân của chủng virus giết chết động vật có xương sống nhiều nhất trong lịch sử khoa học. 'Đây là một cuộc diệt chủng động vật có xương sống lớn chưa từng có', tiến sĩ Read nói.

Cuộc diệt chủng thỏ vẫn tiếp tục ở Australia, đã 72 năm kể từ khi Myxoma xuất hiện. Mặc dù thời gian trôi qua, virus vẫn tồn tại trong cộng đồng thỏ ở đó. Trong vài năm, virus đã mất đi sức mạnh và tỷ lệ tử vong đã giảm từ 99,8% xuống khoảng 50% sau những năm 1950.

Tuy nhiên, theo nghiên cứu của tiến sĩ Read và các đồng nghiệp, Myxoma đã quay ngược lại và tái hiện sức mạnh vào những năm 1990. Nghiên cứu mới nhất, được công bố trong tháng 6 vừa qua, còn cho thấy virus đang tiến hóa để lan truyền nhanh hơn trong cộng đồng thỏ.

'Nó đang tạo ra những chiêu trò mới', tiến sĩ Read nói.

Cuộc tàn sát thỏ lớn nhất trong lịch sử loài người

Một câu chuyện mang chúng ta trở lại năm 1895, khi người nông dân Australia Thomas Austin đã nhập khẩu 24 con thỏ từ Anh và thả chúng vào trang trại của mình để làm thú vui săn bắn.

Tuy nhiên, Austin không ngờ rằng thỏ Châu Âu khi đến Australia không có kẻ thù tự nhiên. Ở đó, không có mầm bệnh nào có thể gây hại chúng.

Kết quả là, từ 24 con thỏ Oryctolagus cuniculus ban đầu, chúng đã sinh sôi phát triển thành hàng triệu con, ăn sạch thảm thực vật, tấn công vào các trang trại cừu và đe dọa mạng sống của các loài động vật bản địa khác.

Thomas Austin, người được cho là đã đưa thỏ Oryctolagus cuniculus vào Australia và gây ra đại dịch thỏ.

Vào đầu những năm 1900, các nhà nghiên cứu ở Brazil đã đề xuất một giải pháp cho Australia. Họ phát hiện virus Myxoma trong một loài thỏ có nguồn gốc Nam Mỹ. Virus này lây lan qua muỗi và bọ chét, không gây hại cho động vật khác.

Tuy nhiên, khi các nhà khoa học lây nhiễm virus Myxoma vào thỏ Châu Âu trong phòng thí nghiệm, virus này đã thể hiện một độc tính cực mạnh. Thỏ sau khi nhiễm bệnh sẽ mọc nốt sần trên da, chứa đầy virus.

Khi virus xâm nhập cơ thể, chúng có thể tiêu diệt thỏ chỉ trong vài ngày. Căn bệnh khủng khiếp này được gọi là bệnh đậu mùa thỏ và có thể trở thành vũ khí sinh học để tiêu diệt quần thể thỏ xâm lấn ở Australia.

Vì vậy, các nhà khoa học Brazil đã chuyển mẫu virus Myxoma đầu tiên của họ đến Australia và tiến hành nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.

Mục tiêu là đảm bảo virus chỉ gây hại cho thỏ mà không ảnh hưởng đến các loài khác. Một số nhà khoa học thậm chí đã tự tiêm virus vào cơ thể để chứng minh virus này không gây hại cho con người.

Năm 1950, sau nhiều thí nghiệm an toàn, virus Myxoma đã được chấp thuận làm vũ khí sinh học chống lại đại dịch thỏ.

Hình ảnh virus Myxoma dưới kính hiển vi điện tử.

Sau đó, virus đã được phun vào hang thỏ ở Wardang, một hòn đảo phía nam Australia. Kết quả là hàng trăm con thỏ đã chết. Dịch bệnh nhanh chóng lan ra xa, làm chết hàng ngàn con thỏ.

Tiến sĩ Frank Fenner, một nhà virus học người Australia, đã theo dõi cuộc chiến diệt thỏ từ những ngày đầu. Virus Myxoma được ước tính đã giết chết ít nhất 100 triệu con thỏ chỉ trong vòng 6 tháng. Mỗi 500 con thỏ nhiễm virus, chỉ có 1 con sống sót.

Tuy nhiên, virus không dừng lại ở đó

Người ta nghĩ rằng Myxoma sẽ làm cho loài thỏ ở Châu Úc tuyệt chủng, nhưng không, virus đã tiến hóa tiếp. Sau một thời gian, số lượng thỏ sống sót qua dịch bệnh đã tăng lên.

Chúng bắt đầu truyền gen miễn dịch cho thế hệ kế tiếp, chọn lọc tự nhiên tìm ra những con thỏ có khả năng chống lại virus Myxoma mạnh mẽ hơn.

Độc lực của virus đã giảm. Vào những năm 1950, tiến sĩ Fenner phát hiện tỷ lệ tử vong do Myxoma giảm xuống còn 60%. Và khi thỏ trở nên kháng cự mạnh mẽ hơn, virus chuyển sang tăng cường sức mạnh lây nhiễm.

Thỏ tụ tập xung quanh một vũng nước bị nhiễm virus Myxoma tại đảo Wardang.

Sự phát triển này phản ánh những tư duy phổ biến trong thời điểm ấy, khi nhiều nhà khoa học tin rằng virus và ký sinh trùng sẽ tiến hóa để gây ra những tác động nhẹ hơn dần. Điều này thậm chí đã được gọi là quy luật giảm độc lực.

'Các ký sinh trùng lâu đời, theo quy luật tiến hóa, sẽ tạo ra ít hại về sau hơn là các loại mới', nhà động vật học Gordon Ball đã viết vào năm 1943.

Theo lý thuyết, những ký sinh trùng mới thường gây ra tử vong nhanh chóng cho vật chủ, vì chúng chưa thích nghi với vật chủ. Điều này không có lợi cho chúng, vì nếu vật chủ chết quá nhanh, chúng sẽ không kịp lây nhiễm sang vật chủ mới. Do đó, chúng cũng sẽ chết cùng với vật chủ.

Do đó, việc giữ vật chủ sống đủ lâu cũng là phần của chiến lược tiến hóa của mầm bệnh. Quy luật giảm độc lực cũng giải thích tại sao Myxoma ở Nam Mỹ gần như vô hại, trong khi ở Úc, chúng đã gây ra nhiều tổn thất.

Ở Nam Mỹ, Myxoma đã có nhiều thời gian để tiến hóa và làm quen với vật chủ của chúng.

Tuy nhiên, không phải lúc nào mọi thứ cũng theo quy luật. Các nhà khoa học đã nghi ngờ về tính hợp lý của quy luật giảm độc lực trong những năm gần đây. Tiến hóa về hình thức bệnh nhẹ hơn có thể là một chiến lược tốt, nhưng không phải lúc nào cũng như vậy.

Một vùng đất Australia bị virus Myxoma lây lan.

'Có những áp lực có thể khiến mầm bệnh thay đổi độc lực', Tiến sĩ Katzourakis nhấn mạnh. Vào năm 2008, tiến sĩ Read và đồng nghiệp quyết định tiến hành lại nghiên cứu về virus Myxoma tại Đại học Pennsylvania.

'Tôi biết virus này đã từng là một ví dụ điển hình trong sách giáo khoa', ông nói. Điều này ngụ ý rằng: Sự giảm độc lực của Myxoma đã được chấp nhận một cách rõ ràng và không còn gì để nghi ngờ.

Các nghiên cứu của tiến sĩ Fenner vào những năm 50 đã đặt dấu chấm hết cho quy luật giảm độc lực. 'Nhưng bây giờ, tôi bắt đầu tự hỏi, 'Tiếp theo sẽ là gì?'', tiến sĩ Read nói.

Mở ra một trang mới

Fenner kết thúc nghiên cứu về virus Myxoma vào những năm 60. Và quyết định của ông là hoàn toàn chính xác. Nhật ký của nhà virus học hàng đầu cho thấy rằng ông đã chuyển hướng sự quan tâm của mình sang bệnh đậu mùa trên con người.

Tiến sĩ Fenner sau đó được giao nhiệm vụ làm cố vấn và cuối cùng làm Chủ tịch của Ủy ban Tổ chức Y tế Thế giới (WHO). Ông đã dẫn dắt cả thế giới trong việc tiêu diệt bệnh đậu mùa vào năm 1980.

Quay lại với bệnh đậu mùa ở thỏ, khi tiến sĩ Fenner chuyển hướng nghiên cứu, các loại virus Myxoma tự nhiên đã bị bỏ lại. Vì vậy, trong nghiên cứu mới của mình, tiến sĩ Read và nhóm nghiên cứu muốn khám phá lại tập hợp mẫu virus từ những năm 1960 của tiến sĩ Fenner.

Họ đã mang chúng tới Đại học Pennsylvania để so sánh với các dòng virus Myxoma mới hơn. Họ cũng giải mã chuỗi DNA của virus - điều mà tiến sĩ Fenner không làm được - và thực hiện thử nghiệm lây nhiễm trên thỏ trong phòng thí nghiệm.

Tiến sĩ Frank Fenner, nhà virus học hàng đầu người Australia, nổi tiếng với công việc tiên phong trong nghiên cứu về virus Myxoma và bệnh đậu mùa thỏ.

Kết quả cho thấy các dòng virus chiếm ưu thế trong những năm 60 đã ít gây tử vong hơn đối với thỏ. Kết quả của việc giải mã gen tiếp tục xác nhận phát hiện của tiến sĩ Fenner. Virus Myxoma đã giảm độc lực từ những năm 1960 đến những năm 1990. Nhưng sau đó, tất cả đã thay đổi.

Các dòng virus Myxoma mới hơn đã gây tử vong cho nhiều thỏ thí nghiệm hơn. Đặc biệt hơn nữa, chúng đã thực hiện điều đó theo một cách mới. Chúng không chỉ trực tiếp giết chết thỏ như trước, mà còn tấn công vào hệ miễn dịch của vật chủ.

Khi hệ miễn dịch của thỏ trở nên suy yếu, các vi khuẩn bình thường trong đường ruột không còn bị kiểm soát. Chúng trở nên nguy hiểm, gây nhiễm trùng và gây tử vong cho thỏ.

'Khi chúng tôi chứng kiến điều đó lần đầu tiên, thực sự là kinh hoàng,' tiến sĩ Read nói.

Tuy nhiên, điều kỳ lạ là thấy rằng thỏ hoang dã ở Australia không phải chịu cùng số phận như những con thỏ trong phòng thí nghiệm của họ. Vì vậy, tiến sĩ Read và nhóm nghiên cứu bắt đầu nghi ngờ liệu tiến hóa của virus Myxoma có thể là một phản ứng chống lại sự phát triển mạnh mẽ hơn của hệ miễn dịch ở thỏ.

Nghiên cứu đã phát hiện thấy rằng thỏ Australia đã có những biến đổi gen mới liên quan đến hệ miễn dịch, đặc biệt là các gen liên quan đến hệ miễn dịch bẩm sinh. Điều này giúp chúng chống lại bệnh tật hiệu quả hơn.

Khi hệ miễn dịch bẩm sinh của thỏ phát triển mạnh mẽ hơn, chọn lọc tự nhiên sẽ đẩy áp lực ngược trở lại với virus Myxoma, khiến chúng phải đối mặt với sự đột biến và tăng độc lực nếu muốn vượt qua hệ miễn dịch của thỏ.

Cả vật chủ và vật ký sinh bây giờ đang tham gia vào một cuộc chạy đua tiến hóa vũ trang, trong đó các chủng virus Myxoma ban đầu đã vượt qua thỏ hoang dã. Những virus này thậm chí còn tàn bạo hơn với những con thỏ không có hệ miễn dịch bẩm sinh mạnh mẽ, như những con trong phòng thí nghiệm của tiến sĩ Read.

Và câu chuyện vẫn còn tiếp diễn, cuộc đua vũ trang không ngừng. Cách đây khoảng một thập kỷ, một dòng virus Myxoma mới đã xuất hiện ở miền đông nam của Australia. Nhánh này, được gọi là Dòng C, đang phát triển nhanh hơn nhiều so với các dòng virus khác.

Theo nghiên cứu mới nhất của tiến sĩ Read, các thí nghiệm lây nhiễm mà ông thực hiện đã chỉ ra rằng, với nhiều đột biến mới, virus Myxoma Dòng C đang hoạt động hiệu quả hơn trong việc lây lan từ vật chủ này sang vật chủ khác.

Nhiều con thỏ bị nhiễm bệnh phát triển các vết sưng lớn trên mắt và tai, nơi muỗi thích hút máu - và cũng là nơi mà virus có cơ hội tiếp cận vật chủ mới thông qua những vết muỗi đốt từ động vật trung gian.

Một con thỏ chết vì bệnh đậu mùa thỏ, với các nốt sưng chứa đầy virus ở tai.

Tuy nhiên, câu chuyện về bệnh đậu mùa thỏ có thể rút ra được những bài học quan trọng cho con người? Các nhà virus học nhận thấy một số điều mà virus Myxoma có thể dạy cho chúng ta, khi thế giới đang đối mặt với đại dịch COVID-19.

Khi đại dịch tiếp tục kéo dài sang năm thứ ba, mọi người đều có mức độ bảo vệ cao hơn nhờ khả năng miễn dịch do tiêm vắc xin hoặc lây nhiễm trước đó. Tuy nhiên, virus corona, giống như virus Myxoma, không chắc chắn sẽ đi theo một hướng để giảm độc lực và gây bệnh nhẹ hơn.

Một ví dụ rõ ràng là biến thể Delta vào năm ngoái đã biến đổi để gây tử vong nhiều hơn so với phiên bản gốc của virus SARS-CoV-2 ở Vũ Hán. Nhưng bây giờ, Delta đã bị vượt qua bởi Omicron, một biến thể dường như gây ra ít bệnh hơn.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu virus tại Đại học Tokyo đã thực hiện các thí nghiệm chỉ ra rằng biến thể Omicron đang tiến hóa thành các dạng nguy hiểm hơn so với ban đầu. 'Chúng ta chưa biết bước tiếp theo trong quá trình tiến hóa đó sẽ đi đến đâu', tiến sĩ Katzourakis cảnh báo. Nếu có một cuốn sách giáo khoa, 'chương đó về quỹ đạo tiến hóa độc lực vẫn còn chưa được viết'.