Sự tiến hóa của bệnh tật và lịch sử cuộc chiến chống virus của loài người

  • 4,73
  • 1.561

Lịch sử của loài người là lịch sử của cuộc chiến chống lại virus, là một cuộc đua vũ trang của tiến hóa mà trong đó không có chỗ cho thỏa hiệp hòa bình.

Các nhà dịch tễ học hàng đầu thế giới đã nhiều lần tuyên bố rằng sớm hay muộn sẽ xuất hiện một tác nhân truyền nhiễm mới mà chúng ta buộc phải chiến đấu. Tuy nhiên, khác với đối thủ vốn luôn có ưu thế đáng kể, con người có thể chuẩn bị cho “chiến tranh” và phương pháp khoa học là vũ khí tốt nhất của chúng ta. Khoa học không có biên giới và định kiến, hết lần này tới lần khác luôn đảm bảo cho loài người được chiến thắng vẻ vang.

Virus là hệ thống thông tin nhỏ bé được mã hóa trong DNA hoặc RNA và mục tiêu chính yếu của chúng là sinh tồn. Để sinh tồn, virus cần có con người hay đúng hơn là các tế bào của chúng ta. Còn việc sống sót của nhân loại thì phụ thuộc vào tri ​​thức về virus và chúng ta càng biết nhiều thì cơ hội chiến thắng càng cao.

Virus là hệ thống thông tin nhỏ bé được mã hóa trong DNA hoặc RNA
Virus là hệ thống thông tin nhỏ bé được mã hóa trong DNA hoặc RNA.

Làm quen với virus

Năm 1892, chàng sinh viên Dmitry Ivanovsky vừa tốt nghiệp ĐH St. Petersburg đã bắt đầu quan tâm đến bệnh lý của lá thuốc lá - chúng nhăn nheo, đầy những đốm gỉ và khô queo. Ivanovsky cho rằng bệnh lý này phải có mầm bệnh. Để chứng minh thuyết của mình, ông đã giã nát lá của những cây bị nhiễm bệnh, sau đó nước ép được lọc qua một tấm vải.

Không có vi khuẩn gây bệnh nào được phát hiện trong nước ép, nhưng những cây mà Ivanovsky tưới nước ép đó lại bị bệnh trong 80% trường hợp. Khi đó, nhà khoa học trẻ cho rằng vi khuẩn gây ra căn bệnh này rất nhỏ, ông tiếp tục lọc nước ép bằng bộ lọc sứ nhằm không để vi khuẩn lọt qua - nhưng kết quả vẫn như cũ.

Kết luận mà Ivanovsky đưa ra sau đó đã làm thay đổi thế giới: nhà khoa học đề xuất sự tồn tại của những sinh vật nhỏ tới mức không thể nhìn thấy được bằng kính hiển vi quang học.

Vài năm sau, nhà vi trùng học người Hà Lan là Martinus Beijerinck bắt đầu quan tâm đến các nguyên nhân gây bệnh lá thuốc lá. Ông đã đi tới kết luận rằng thực vật này bị nhiễm bệnh bởi một chất lỏng độc hại mà ông gọi là virus (từ tiếng Latin có nghĩa là chất độc).

Song, đó là một chất độc rất kỳ lạ: nồng độ của nó lại không ảnh hưởng gì tới kết quả và nó lúc nào cũng luôn như vậy cả. Nguồn gốc của chất độc đó vẫn là một bí ẩn cho đến năm 1932, khi giáo sư Windel Stanley nhận được cốc tinh thể trích ra từ một tấn lá bị nhiễm bệnh. Khi chà xát lá của cây khỏe mạnh bằng các tinh thể đó, ông đã tạo ra những bệnh lý đặc trưng ở chúng.

Tuy vậy, các sinh vật sống thì không thể biến thành tinh thể được. Điều này đã dẫn Stanley tới kết luận rằng virus là những phân tử protein rất nhỏ, chứ không phải là các sinh vật sống. Và lần đầu tiên người ta nhìn thấy được virus chỉ bảy năm sau đó nhờ kính hiển vi điện tử.

Hình ảnh của một virus
Với sự ra đời của chụp vi ảnh, cuối cùng chúng ta đã có thể nhìn thấy những tác nhân gây các bệnh truyền nhiễm khác nhau trông ra sao.

Về bản chất, virus là một hệ thống thông tin (được mã hóa trong DNA hoặc RNA) được bao quanh bởi lớp vỏ bảo vệ và được hình thành bởi quá trình tiến hóa để đảm bảo sự sao chép và tồn tại của chính mình. Mọi virus có thể được coi như là các yếu tố di truyền, “mặc vào” lớp vỏ protein bảo vệ và có khả năng di chuyển từ tế bào này sang tế bào khác.

Virus chỉ phát triển trong những tế bào sống nhưng chúng lây nhiễm cho tất cả, từ các sinh vật đơn bào đơn giản như amip cho tới những sinh vật đa bào phức tạp như con người chúng ta. Và vì bản thân các vi khuẩn là những tế bào và mang trong mình tất cả các cơ chế phân tử cần thiết cho sự sinh sản của chúng. Kết quả là, chúng có những đường sinh hóa độc đáo mà các kháng sinh phổ rộng có thể tác động tới.

Cuộc chiến với poliovirus (bại liệt)

Trong suốt nửa đầu thế kỷ 20, virus là nguyên nhân gây ra những căn bệnh nguy hiểm, một trong số đó là bệnh bại liệt - bệnh viêm tủy xám gây liệt ở trẻ em, dẫn đến các bệnh lý hệ thần kinh trung ương.

Mặc dù bại liệt từng được nhắc tới trong lịch sử Hy Lạp và Ai Cập cổ đại, nhưng thế giới chỉ đối mặt với dịch bệnh lớn đầu tiên mãi đến năm 1905 tại Thụy Điển, sau đó virus bắt đầu hành trình của mình khắp hành tinh.

Cho tới năm 1916 đã có 2.000 trẻ em chết vì bệnh bại liệt tính riêng ở New York. Năm 1921, căn bệnh đã tấn công Tổng thống Hoa Kỳ tương lai là Franklin Roosevelt. Nói chung, dịch bệnh do poliovirus trong thế kỷ 20 đã trở thành thảm họa quốc gia thực sự ở nhiều nước.

Sau khi Franklin Roosevelt bị bệnh bại liệt, vào năm 1938 ông đã thành lập một tổ chức quốc gia để chiến đấu với bệnh bại liệt (National Foundation for Infantile Paralysis). Quỹ đã thu nhận các khoản quyên góp được sử dụng để tìm kiếm ra vaccine và sản xuất giường bệnh.

Trong khi đó, virus đã tự tin bước đi khắp hành tinh. Năm 1952, có 3.145 người đã chết vì bệnh bại liệt tại Hoa Kỳ và hơn 20.000 người bị bại liệt. Liên Xô chịu tổn thất tương tự 6 năm sau đó.

Suốt thời gian này, những “buồng thở sắt” là cách hiệu quả nhất để chiến đấu với bệnh bại liệt - là những buồng giúp các cơ hô hấp bị bại liệt có thể hoạt động được bằng cách thay đổi áp suất không khí. Bệnh nhân bị nhiễm căn bệnh này cho tới cuối đời vẫn phải nằm “ở trong hộp” mà chỉ nhúc nhắc được tí chút đầu hoặc chân tay.

Có lẽ mọi người đều nhớ những giọt đỏ này - vaccine chống bệnh bại liệt.
Có lẽ mọi người đều nhớ những giọt đỏ này - vaccine chống bệnh bại liệt.

Việc sáng chế ra vaccine mãi đến giữa những năm 1950 mới bắt đầu, nhưng đến năm 1961 thì bệnh bại liệt hầu như đã bị tiêu diệt. Vaccine đầu tiên được phát minh bởi bác sĩ Jonas Salk. Vào thời điểm này, khi ông vừa làm việc tại Quỹ Roosevelt, các nhà khoa học đã biết cách nhân bản virus trên tế bào thận của khỉ và nhờ kháng sinh để làm sạch vi khuẩn.

Về phần mình, Salk đã quyết định sử dụng formalin và kiểm tra khả năng miễn dịch trên khỉ. Năm 1952, nhà khoa học đã dùng vaccine cho chính mình cùng vợ và ba con trai. Vaccine đã tỏ ra an toàn và không gây ra những phản ứng dị ứng.

Năm 1954, Salk nhận được giấy phép chủng ngừa cho 5.000 học sinh Hoa Kỳ tại Pittsburgh. Phân tích kế đó đã cho thấy sự hiện diện của các kháng thể trong máu của các học sinh và vaccine của ông là vaccine hiệu quả đầu tiên để chống lại bệnh bại liệt.

Tin tức về việc sáng chế ra vaccine ngay lập tức lan rộng khắp thế giới và các nhà khoa học từ khắp nơi đã đổ xô tới Hoa Kỳ. Một đóng góp to lớn cho việc phát minh ra loại vaccine cuối cùng được thực hiện bởi các nhà khoa học Liên Xô là Mikhail Chumakov và Anatoly Smorodintsev. Công trình hợp tác của các nhà khoa học Liên Xô và Hoa Kỳ đã diễn ra bất chấp căng thẳng của Chiến tranh Lạnh.

Năm 1958, bác sĩ Albert Sabin tại Bệnh viện Nhi đồng Thành phố Cincinnati đã kết luận rằng khi virus được nuôi cấy ở nhiệt độ thấp, các chủng không gây bệnh đó đã trở thành người chiến thắng trong chọn lọc tự nhiên. Nếu loại virus như vậy mà cho xâm nhập vào dạ dày thì nó sẽ bắt đầu nhân bản. Đây là loại “virus sống” không gây bệnh, còn các kháng thể của chúng ta cảm nhận nó là loại poliovirus thông thường.

Tuy nhiên, việc sử dụng vaccine Sabin ở Hoa Kỳ lúc ấy đã bị coi là không cần thiết do đã có vaccine Salk. Khi đấy, Sabin đã chuyển giao các mẫu cho Chumakov để kiểm tra tính hiệu quả của nó trên lãnh thổ Liên Xô.

Vào tháng 1/1959, bắt đầu chủng ngừa đại trà trong đó 15 triệu trẻ em ở các nước cộng hòa khác nhau đã được dùng vaccine. Chẳng mấy chốc, tỷ lệ mắc bệnh bại liệt đã lắng xuống. Vậy còn vaccine Salk thì sao? Hóa ra một số người được tiêm ngừa bởi nó lại bị bệnh bại liệt. Cuối cùng thì vaccine được hoàn thiện của Sabin là có hiệu quả tốt nhất và tới năm 1960 đã có mặt ở hơn 100 quốc gia trên thế giới.

Một vi khuẩn trông như thế này dưới kính hiển vi.
Một vi khuẩn trông như thế này dưới kính hiển vi.

Vậy là, nửa đầu thế kỷ 20 - ghi nhận cả đại dịch cúm Tây Ban Nha và cuộc chiến chống lại loại virus nguy hiểm nhất trong lịch sử là bệnh đậu mùa - đã trôi qua dưới ngọn cờ của cuộc chiến chống lại poliovirus. Tới ngày nay, nhân loại đã giành được chiến thắng gần như hoàn toàn trước một số lượng lớn các bệnh lý nhiễm virus nguy hiểm. Nhưng điều đó không có nghĩa là không còn gì để đe dọa chúng ta nữa.

Lịch sử phân tử của virus

Liệu bạn có biết rằng mỗi chúng ta đều là “một ổ virus” không? Hàng loạt các mầm bệnh kháng thuốc mà chúng ta đã bị nhiễm từ khi mới được sinh ra. Chẳng hạn, virus herpes simplex type 1, virus Epstein-Barr (gây sốt rét tuyến nước bọt hay còn gọi là “bệnh lý hôn nhau” ở tuổi vị thành niên) và cytomegalovirus (cũng thuộc họ herpes) luôn song hành cùng chúng ta suốt cả cuộc đời.

Phân tích hiện đại về trình tự DNA cho phép kết luận rằng mối liên hệ giữa Homo sapiens với những virus nhất định đã trải dài suốt lịch sử. Ví dụ, các dữ liệu về những dòng virus bệnh bạch cầu tế bào T ở người type 1 (HTLV1) - vốn gây ra bệnh bạch cầu và các bệnh khác - đã đồng hành cùng loài người trong hàng ngàn năm.

Bệnh lao và sốt rét - như đã được làm sáng tỏ nhờ phân tích phân tử - không ít khi đã trở thành nguyên nhân gây tử vong ở Ai Cập cổ đại và không loại trừ dấu vết của những virus này sẽ được tìm thấy trong DNA xác ướp Ai Cập cổ xưa. Các nghiên cứu cũng cho thấy người Ai Cập cổ đại cũng bị bệnh đậu mùa và bệnh bại liệt.

Thầy lang nhi khoa Trung Quốc là Wang Quan (1495-1585) đã phát hiện ra bệnh đậu mùa, và cùng thời đó người Trung Quốc đã bắt đầu quá trình “tiêm ngừa” cho những ai khỏe mạnh bằng cách thổi một loại chất bột vào mũi. Những mô tả được biết tới về bùng phát dịch cúm là có từ năm 1580 và trong mỗi thế kỷ 19 và 20 cũng có ba sự kiện tương tự.

Ngoại trừ HIV/AIDS - có thể được coi là đại dịch "tiếp diễn" (từ năm 1981) - đại dịch tệ hại nhất trong thời hiện đại của chúng ta là cúm Tây Ban Nha vào năm 1918 đã cướp đi sinh mạng của khoảng từ 50 triệu đến 100 triệu người.

Ở Ai Cập cổ đại từng có bệnh sốt rét, bệnh lao và có thể cả bệnh đậu mùa và bệnh bại liệt.
Ở Ai Cập cổ đại từng có bệnh sốt rét, bệnh lao và có thể cả bệnh đậu mùa và bệnh bại liệt.

Vì lý do này, không nên ngạc nhiên về sự xuất hiện của những chủng virus mới. Giống như mọi sinh vật khác trên hành tinh chúng ta, virus thích nghi với những điều kiện biến đổi của môi trường. Hơn thế nữa, càng ngày càng có thể quan sát được các trường hợp khi virus được lan truyền từ động vật sang người.

Kiểu như cúm H1N1 có thể “nhảy” từ gia cầm sang người, cũng như các loại virus SARS và MERS gây ra những đợt bùng phát vào những năm 2000 là từ dơi. Nhưng trong khi phát triển, chúng ta đã “tặng” cho virus một lợi thế - đó là toàn cầu hóa.

Biên giới mở, khả năng du hành tới bất cứ nơi nào trên thế giới, việc giao nhận hàng hóa và thực phẩm tới những chỗ khác nhau của hành tinh - tất cả những việc đó đã làm cho virus được “trang bị để chiến đấu”.

Ví dụ, virus gây suy giảm miễn dịch ở người type 1 (HIV1) - mà dạng hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải ở người (AIDS) dễ thấy nhất - đã “nhảy dựng” tới mọi người cũng trong nửa đầu thế kỷ XX. Người ta cho rằng có thể điều đó đã xảy ra khi có một thợ săn bị đứt tay khi giết mổ một con tinh tinh bị nhiễm bệnh.

Sau đó, như vẫn thường diễn ra, HIV-1 đã lây lan giữa mọi người cho đến khi những trường hợp mắc bệnh AIDS đầu tiên tại Hoa Kỳ được ghi nhận vào năm 1981. Cần phải hiểu rằng rất nhiều và rất đa dạng những yếu tố có ảnh hưởng tới sự thâm nhập tương tự của các căn bệnh từ những loài khác vào đời sống chúng ta.

Sự gia tăng dân số, sự xuất hiện của các thành phố hàng triệu dân, mật độ dân số cao và tiếp xúc gần gũi với các động vật hoang dã - có khả năng dẫn tới bùng phát những bệnh truyền nhiễm khác nhau. Tổ hợp của một lượng lớn các yếu tố khác nhau cuối cùng đã dẫn tới việc xuất hiện của Covid-19.

Chuyện không chỉ ở con người

Đương nhiên, chúng ta không phải là loài duy nhất có thể đột nhiên bị nhiễm bệnh từ các loài có xương sống khác. Chẳng hạn, bệnh dịch hạch chó (CDV) đã được phát hiện ở linh cẩu đốm Serengeti, và sự bùng phát thường xuyên ở sư tử dường như đã xảy ra trực tiếp từ chó hoặc các động vật hoang dã khác, bao gồm cả linh cẩu.

Ngày nay, người ta biết rằng CDV có liên quan với cả virus của bệnh dịch hạch hiện đang bị tiêu diệt của súc vật nuôi sừng lớn, cũng như với bệnh sởi ở người, vốn rất gần gũi nhau. Trình tự gene cho phép giả thiết rằng hai mầm bệnh này đã phân ly khỏi nhau khoảng 1000 năm trước, có thể là từ một loòai virus "tiền bối" không giống với loại này hay loại kia.

Tiêm ngừa đã cứu sống hàng triệu người.
Tiêm ngừa đã cứu sống hàng triệu người.

Ngày nay, mặc dù đã chiến thắng khải hoàn đối với một số bệnh lý, bài toán tiêm ngừa vẫn còn vấn đề ở các vùng chủ yếu là khu vực chiến tranh. Chúng ta cũng có thể loại trừ được hoàn toàn bệnh sởi, nhưng việc này bị cản trở bởi nhiều cha mẹ ở các nước phát triển, những người này cho rằng họ không cần tiêm ngừa cho con cái vì cơ thể đã tự có sức khỏe đề kháng phòng chống lại các bệnh thông thường.

Cập nhật: 23/03/2020 Theo khampha
  • 4,73
  • 1.561

Theo dõi cộng đồng KhoaHoc.tv trên facebook