Hồi sinh virus ‘zombie’ trong băng vĩnh cửu 48.500 năm

[Romano]

Nhiều loại virus vốn nằm im trong lớp băng vĩnh cửu tại Bắc Cực hàng chục nghìn năm có thể được giải phóng vì biến đổi khí hậu, đe dọa sức khỏe động vật và con người.Đại dịch gây ra bởi một căn bệnh từ quá khứ giống như cốt truyện của một bộ phim khoa học viễn tưởng. Nhưng các nhà khoa học cảnh báo điều này có xác suất xảy ra trong thực tế.

Chất thải hóa học và phóng xạ từ thời Chiến tranh Lạnh cũng có thể được giải phóng trong quá trình tan băng, có khả năng gây hại cho động vật hoang dã và phá vỡ hệ sinh thái, theo CNN.

“Có rất nhiều điều đáng lo ngại đối với lớp băng vĩnh cửu. Nó thực sự cho thấy tại sao chúng ta cần phải giữ càng nhiều băng vĩnh cửu càng tốt”, Kimberley Miner, một nhà khoa học khí hậu tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA thuộc Viện Công nghệ California, cho biết.

Băng vĩnh cửu bao phủ khoảng 20% Bắc bán cầu, trải dài trên lãnh nguyên Bắc Cực và các khu rừng tại Alaska, Canada và Nga trong nhiều thiên niên kỷ. Lớp băng này lưu giữ nhiều loại virus cổ đại và xác ướp của một số loài động vật đã tuyệt chủng.

Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã khai quật và nghiên cứu hai con sư tử hang động và một con tê giác lông mượt từ lớp băng vĩnh cửu.

Băng vĩnh cửu bảo tồn tốt không chỉ vì lạnh, mà còn do môi trường kín khí và ánh sáng không thể xuyên qua. Nhưng nhiệt độ Bắc Cực ngày nay đang ấm lên nhanh hơn gấp 4 lần so với phần còn lại của Trái Đất, làm tan chảy lớp băng vĩnh cửu trên cùng.

Thợ săn virus
Để hiểu rõ hơn về những rủi ro do virus cổ đại gây ra, Jean-Michel Claverie, giáo sư virus học tại Trường Y Đại học Aix-Marseille ở Marseille, Pháp, đã thử nghiệm các mẫu đất lấy từ băng vĩnh cửu Siberia. Ông đã tìm thấy một số loại virus "zombie".

Ông Claverie nghiên cứu một loại virus cụ thể mà ông phát hiện lần đầu tiên vào năm 2003. Được gọi là virus khổng lồ, chúng lớn hơn nhiều so với virus thông thường và có thể quan sát dưới kính hiển vi quang học. Điều này khiến chúng trở thành vật mẫu phù hợp cho công việc trong phòng thí nghiệm.

Những nỗ lực của ông nhằm phát hiện virus ngủ đông trong lớp băng vĩnh cửu một phần được truyền cảm hứng từ một nhóm nhà khoa học Nga. Năm 2012, họ đã hồi sinh thành công một bông hoa dại từ mô hạt 30.000 tuổi được tìm thấy trong hang sóc.

Năm 2014, ông và nhóm nghiên cứu tìm cách hồi sinh một loại virus được phân lập từ lớp băng vĩnh cửu bằng cách đưa vào các tế bào nuôi cấy. Để đảm bảo an toàn, ông chọn một loại virus chỉ có thể lây nhiễm vào amip đơn bào, không phải động vật hay con người.

Ông lặp lại kỳ tích này vào năm 2015, cô lập một loại virus khác cũng nhắm vào amip. Trong nghiên cứu mới nhất được công bố ngày 18/2 trên tạp chí Viruses, ông Claverie và cộng sự đã phân lập một số chủng virus cổ đại trong mẫu băng được lấy từ 7 nơi khác nhau trên khắp Siberia.

Những loại virus mới nhất vẫn có khả năng lây nhiễm vào amip, đại diện cho năm họ virus mới, bên cạnh hai chủng ông Claverie hồi sinh trước đó. Virus lâu đời nhất là gần 48.500 tuổi (dựa trên niên đại carbon phóng xạ của đất) và trong mẫu đất lấy từ một hồ nước ngầm sâu 16 m.

Mẫu virus trẻ nhất là 27.000 năm tuổi, được tìm thấy trong dạ dày và lông của hài cốt voi ma mút lông xoăn.

Việc virus vẫn lây nhiễm vào amip sau thời gian đóng băng dài đặt ra một vấn đề lớn hơn. Ông Claverie lo ngại mọi người coi nghiên cứu của ông là một sự tò mò khoa học và không nhận thức được viễn cảnh virus cổ đại quay lại cuộc sống là mối đe dọa sức khỏe cộng đồng nghiêm trọng.

“Chúng tôi coi những virus lây nhiễm vào amip đại diện cho tất cả loại virus đang yên giấc trong lớp băng vĩnh cửu. Chúng tôi thấy dấu vết của rất nhiều loại virus khác”, ông Claverie nói.

“Chúng tôi biết chúng đang ở đó, nhưng không chắc chúng còn sống hay không. Nhưng nếu virus amip vẫn còn sống, những chủng khác cũng có khả năng sống sót và lây nhiễm cho vật chủ”.

Tiền lệ lây nhiễm ở người
Dấu vết của virus và vi khuẩn có thể lây nhiễm sang người đã được phát hiện trong băng vĩnh cửu.

Mẫu phổi từ cơ thể một phụ nữ được khai quật năm 1997 tại ngôi làng trên bán đảo Seward, Alaska chứa vật liệu gene liên quan đến chủng cúm chịu trách nhiệm cho đại dịch năm 1918. Năm 2012, các nhà khoa học xác nhận một xác ướp 300 tuổi được chôn cất ở Siberia có chứa dấu hiệu virus gây bệnh đậu mùa.

Đợt bùng phát bệnh than vào mùa hè năm 2016 tại một ngôi làng hẻo lánh ở Siberia có liên quan đến xác một con tuần lộc mắc kẹt 75 năm trong băng tuyết, theo Guardian. Vụ việc gây ảnh hưởng đến hàng chục người và hơn 2.000 con tuần lộc.Thời tiết nắng nóng khiến các bào tử bệnh than trên xác tuần lộc được giải phóng. Nhưng bệnh than không phải là virus và không có khả năng gây ra đại dịch lan rộng.

Birgitta Evengård, giáo sư danh dự tại Khoa Vi sinh lâm sàng của Đại học Umea, Thụy Điển, cho biết cần giám sát chặt chẽ nguy cơ mầm bệnh tiềm ẩn trong lớp băng vĩnh cửu, đồng thời cảnh báo cần có cách tiếp cận phù hợp.

“Khả năng miễn dịch của con người được phát triển khi tiếp xúc với môi trường vi sinh vật xung quanh. Nếu có một loại virus ẩn trong lớp băng vĩnh cửu mà chúng ta chưa tiếp xúc trong hàng nghìn năm, nhiều khả năng hệ miễn dịch không đủ khả năng phòng vệ”, bà nói.

“Việc coi trọng tình hình và chủ động là đúng đắn, thay vì phản ứng bị động. Cách để chống lại nỗi sợ hãi là phải có kiến thức”, bà Evengård nhấn mạnh.

Khả năng lây lan gia tăng
Các nhà khoa học chưa thể xác định những loại virus này có thể lây nhiễm trong điều kiện ngày nay hay không, hoặc khả năng virus gặp vật chủ phù hợp là bao nhiêu. Không phải tất cả loại virus đều là mầm bệnh, một số thậm chí lành tính và có lợi cho vật chủ.

Những loại virus mắc kẹt hàng nghìn năm trong lớp băng vĩnh cửu có xu hướng không nằm trong danh mục virus corona hoặc các loại virus có khả năng lây nhiễm cao.

Là nơi sinh sống của 3,6 triệu người, Bắc Cực vẫn là một nơi thưa thớt dân cư, khiến nguy cơ con người tiếp xúc với virus cổ đại là rất thấp.

“Tuy nhiên, rủi ro chắc chắn sẽ gia tăng trong bối cảnh nóng lên toàn cầu. Khi tình trạng băng tan tăng tốc, nhiều người sẽ cư trú ở Bắc Cực với các dự án công nghiệp”, ông Claverie cảnh báo.

Một nhóm nhà khoa học đã công bố nghiên cứu mẫu đất và trầm tích từ hồ nước ngọt Hazen ở Canada vào năm 2022. Vật liệu di truyền trong trầm tích cho thấy có dấu hiệu virus, đồng thời xác định bộ gene vật chủ tiềm năng bao gồm thực vật và động vật phổ biến trong khu vực.

Dựa trên mô hình máy tính, các nhà nghiên cứu nhận định rằng nguy cơ virus lây nhiễm sang vật chủ mới cao hơn tại các khu vực băng tan. Kịch bản này có nhiều khả năng xảy ra hơn khi khí hậu ấm lên.Xác định virus và các mối nguy hiểm khác trong lớp băng vĩnh cửu là bước đầu tiên để hiểu chúng gây ra rủi ro gì với Bắc Cực. Những thách thức khác bao gồm xác định vị trí, thời gian, tốc độ và độ sâu của lớp băng sẽ tan.

Lớp băng thông thường chỉ tan vài cm mỗi thập kỷ, nhưng có thể xảy ra nhanh hơn nếu xuất hiện biến cố khiến lớp băng vĩnh cửu cổ đại tiếp xúc với ánh nắng mặt trời. Quá trình này cũng giải phóng khí metan và CO2 vào khí quyển, đẩy nhanh biến đổi khí hậu.

Bà Miner đã lập danh mục các mối nguy hiểm tiềm ẩn trong lớp băng vĩnh cửu ở Bắc Cực vào năm 2021, được công bố trên tạp chí khoa học Nature Climate Change.

Những mối đe dọa bao gồm chất thải bị chôn vùi từ quá trình khai thác kim loại nặng, hóa chất như thuốc trừ sâu DDT (bị cấm vào đầu những năm 2000) hoặc chất phóng xạ bị Nga và Mỹ chôn tại Bắc Cực.

Bà nhận định khả năng virus cổ đại lây nhiễm cho con người hiện tại không thể xảy ra, nhưng lo lắng về “vi sinh vật Methuselah”. Đây là những sinh vật có thể đã khiến hệ sinh thái cổ đại tuyệt chủng.

“Chúng ta thực sự không hiểu cách vi sinh vật cổ đại tương tác với môi trường hiện đại. Đây không phải là một thử nghiệm ai cũng muốn làm”, bà nói.