Đầu tiên là loài cua móng ngựa. Nâng cao lớp vỏ tròn giống như bể cá, chúng lê bước ra khỏi Vịnh Delaware dưới trăng tròn đầu tiên vào tháng 5 để giao phối và đẻ trứng.
Những chú chim sẽ sớm theo sau. Hàng trăm ngàn con chim bờ biển di cư, kêu quang quác đổ xuống những bãi biển này để ăn ngấu nghiến những quả trứng giàu protein và chất béo. Trong suốt một tuần, một số loài chim sẽ tăng gấp đôi trọng lượng khi chúng chuẩn bị tiếp tục hành trình giữa Nam Mỹ và nơi sinh sản mùa hè của chúng ở Bắc Cực. Có tới 25 loài chim khác nhau dừng chân ở đây mỗi mùa xuân.
Đây là kỳ quan sinh thái không nơi nào khác trên thế giới có được và là kho báu cho các nhà khoa học đang tìm cách ngăn chặn đại dịch tiếp theo.
Năm nay, công việc của họ đã trở nên cấp bách hơn khi một loại vi-rút cúm nguy hiểm , H5N1, đang tàn phá đàn gia súc và gia cầm sữa ở Hoa Kỳ. Thế giới đang theo dõi xem mối đe dọa có leo thang hay không.
Công việc tại bãi biển này có thể giúp làm rõ điều đó.
Tiến sĩ Pamela McKenzie vẫy tay chào cộng sự nghiên cứu của mình, Patrick Seiler, và nói: “Nơi đây thực sự là kho báu”.
McKenzie và Seiler là thành viên của nhóm nghiên cứu do Viện Y tế Quốc gia tài trợ tại Bệnh viện Nghiên cứu Trẻ em St. Jude, đã đến các bãi biển gần đây trong gần 40 năm để thu thập phân chim.
Dự án này là sáng kiến của Tiến sĩ Robert Webster, một nhà virus học người New Zealand, người đầu tiên hiểu rằng virus cúm có nguồn gốc từ ruột chim.
“Chúng tôi vô cùng kinh ngạc. Thay vì ở đường hô hấp, nơi chúng tôi nghĩ, nó lại sinh sôi ở đường ruột và chúng thải nó ra ngoài nước và phát tán nó”, Webster, hiện đã 92 tuổi và đã nghỉ hưu nhưng vẫn tham gia chuyến đi thu thập khi có thể, cho biết.
Phân, hay phân chim, của những con chim bị nhiễm bệnh chứa đầy vi-rút. Trong số tất cả các phân nhóm cúm đã biết, tất cả trừ hai phân nhóm đều được tìm thấy ở chim. Hai phân nhóm còn lại chỉ được tìm thấy ở dơi.
Trong chuyến đi đầu tiên đến Vịnh Delaware năm 1985, Webster và nhóm của ông phát hiện ra rằng 20 phần trăm mẫu phân chim mà họ mang về có chứa vi-rút cúm, và họ nhận ra rằng khu vực này là đài quan sát lý tưởng để theo dõi vi-rút cúm khi chúng di chuyển trong các loài chim dọc theo đường bay Đại Tây Dương, chạy giữa Nam Mỹ và Vòng Bắc Cực ở phía bắc Canada.
Việc phát hiện ra một loại virus cúm mới ở đây có thể giúp thế giới cảnh báo sớm về sự lây nhiễm sắp xảy ra.
Tiến sĩ Richard Webby, người tiếp quản dự án mà Webster đã khởi xướng, cho biết dự án đã trở thành một trong những dự án lấy mẫu cúm dài ngày nhất đối với cùng một quần thể chim trên thế giới. Webby chỉ đạo Trung tâm hợp tác nghiên cứu về sinh thái học cúm ở động vật của Tổ chức Y tế Thế giới tại St. Jude.
Webby giải thích rằng việc dự đoán đại dịch cũng giống như dự đoán lốc xoáy.
“Để dự đoán những điều tồi tệ, cho dù đó là lốc xoáy hay đại dịch, bạn phải hiểu bình thường ngay bây giờ”, Webby nói. “Từ đó, chúng ta có thể phát hiện khi mọi thứ khác đi, khi nó thay đổi vật chủ và điều gì thúc đẩy những quá trình chuyển đổi đó”.
Hoa Kỳ hiện đang ở giữa một trong những giai đoạn chuyển đổi đó. Vài tháng trước khi nhóm St. Jude đến Cape May năm nay, H5N1 đã xuất hiện lần đầu tiên ở bò sữa tại Texas.
Phát hiện H5N1 có thể lây nhiễm cho bò khiến các chuyên gia về cúm, bao gồm cả Webby, phải cảnh giác. Các loại virus cúm loại A như H5N1 chưa từng lây lan ở bò.
Các nhà khoa học đã theo dõi H5N1 trong hơn hai thập kỷ. Một số loại vi-rút cúm không gây ra triệu chứng hoặc chỉ gây ra triệu chứng nhẹ khi chúng lây nhiễm cho chim. Những loại vi-rút này được gọi là
cúm gia cầm độc lực thấp, hay LPAI. H5N1, loại vi-rút khiến chim bị bệnh rất nặng, được gọi là HPAI, viết tắt của cúm gia cầm độc lực cao. Nó tàn phá các đàn gia cầm nuôi như gà và gà tây. Ở Hoa Kỳ, các đàn gia cầm bị nhiễm bệnh sẽ bị tiêu hủy ngay sau khi phát hiện ra vi-rút, vừa để ngăn ngừa sự lây lan của bệnh vừa để giảm bớt sự đau khổ của các loài chim.
Đây không phải là lần đầu tiên nông dân Hoa Kỳ phải đối mặt với cúm gia cầm độc lực cao. Vào năm 2014, các loài chim di cư từ Châu Âu đã mang theo virus H5N8 đến Bắc Mỹ. Việc tiêu hủy mạnh tay, dẫn đến cái chết của hơn 50 triệu con chim, đã ngăn chặn được đợt bùng phát đó và Hoa Kỳ vẫn không có virus cúm gia cầm độc lực cao trong nhiều năm.
Tuy nhiên, chiến lược tương tự không ngăn chặn được H5N1. H5N1 đã đến Hoa Kỳ vào cuối năm 2021 và bất chấp việc tiêu hủy mạnh mẽ các đàn gia cầm bị nhiễm bệnh, nó vẫn tiếp tục lây lan. Trong hai năm qua, vi-rút H5N1 cũng đã phát triển khả năng lây nhiễm cho nhiều loài động vật có vú như mèo, cáo, rái cá và sư tử biển, đưa chúng tiến gần hơn một bước đến khả năng lây lan dễ dàng ở người.
Virus H5N1 có thể lây nhiễm cho người, nhưng những bệnh nhiễm trùng này không lây lan từ người sang người vì các tế bào trong mũi, họng và phổi của chúng ta có thụ thể hơi khác so với các tế bào lót phổi của chim.
Tuy nhiên, sẽ không mất nhiều thời gian để thay đổi điều đó. Một nghiên cứu gần đây trên tạp chí Science phát hiện ra rằng chỉ cần một thay đổi quan trọng đối với DNA của virus cũng có thể cho phép nó bám vào các tế bào trong phổi của con người.
Nhóm nghiên cứu tại Cape May chưa bao giờ tìm thấy H5N1 ở những con chim họ lấy mẫu ở đó. Nhưng với việc virus lây lan ở bò ở một số tiểu bang, họ tự hỏi nó có thể ở đâu nữa. Liệu nó có lây lan đến những con chim này không?
McKenzie và Seiler bước thận trọng lên bãi biển lầy lội vào mùa xuân năm ngoái trong đôi ủng, găng tay và khẩu trang. Túi của họ nhét đầy hàng chục miếng gạc mà họ dùng để lấy phân chim trắng tươi ra khỏi cát và cho vào các lọ nhựa mà họ kẹp khéo léo giữa các ngón tay. Các lọ được đưa trở lại khay và xếp gọn gàng vào một chiếc thùng làm mát màu be mà Seiler vác trên vai khi anh di chuyển xuống bãi biển. Trong suốt một tuần, nhóm sẽ thu thập được 800 đến 1.000 mẫu.
Bất kỳ loại virus cúm nào trong các mẫu sẽ được giải trình tự — các chữ cái chính xác của mã di truyền của virus sẽ được đọc — và được tải lên cơ sở dữ liệu quốc tế, một loại thư viện tham khảo giúp các nhà khoa học theo dõi các chủng cúm khi chúng lây lan trên toàn cầu.
McKenzie giải thích rằng phân trắng lớn nhất thuộc về loài mòng biển — mòng biển cười đầu đen và mòng biển đầu trắng. Nhóm nghiên cứu đã lên kế hoạch thực hiện một nghiên cứu riêng tập trung vào loài mòng biển trong năm nay.
Seiler giải thích: “Có một số loại vi-rút mà chúng tôi chỉ tìm thấy ở loài mòng biển”.
Một số đốm trắng, những đốm có thể nhìn thấy những đường trứng vẫn còn bên trong, là của loài chim nhỏ gọi là chim choi choi chân màng.
Cách đó vài mét, một đàn chim nâu gọi là chim choắt đang thăm dò bãi cát để tìm trứng cua bằng cái mỏ dài màu đen và lo lắng nhìn Seiler và McKenzie khi cặp đôi này đi xuống bãi biển.
Một số mẫu họ thu thập sẽ được vận chuyển nhanh bằng đá lạnh trở lại Memphis, Tennessee, nơi có St. Jude, nhưng một số mẫu khác sẽ được vận chuyển qua thị trấn đến một công viên RV, nơi Tiến sĩ Lisa Kercher đang đợi họ.
Kercher, giám đốc hoạt động phòng thí nghiệm tại St. Jude, đã chuyển đổi một chiếc RV thông thường thành một phòng thí nghiệm di động được đỗ giữa những người cắm trại khác. Năm nay, cô ấy đã thử nghiệm nó ngoài thực địa để xem liệu nó có thể tăng tốc công việc của nhóm hay không.
“Chúng tôi lấy mẫu tại hiện trường và gửi về phòng thí nghiệm, sau đó chúng tôi có một đội ngũ kỹ thuật viên làm việc chăm chỉ trên hàng nghìn mẫu này”, Kercher cho biết. Có thể mất nhiều tháng trước khi nhóm biết được các phân nhóm chính xác của các loại vi-rút mà họ đã tìm thấy.
Bà cho biết: “Ví dụ, nếu tôi đến đây vào tháng 5, tôi sẽ không biết các phân nhóm của những loại vi-rút này cho đến tháng 9 hoặc tháng 10”.
Mục tiêu của Kercher là nhanh chóng sàng lọc các mẫu tại hiện trường để xem chúng có chứa virus cúm hay không. Mỗi năm, khoảng 10% mẫu họ mang về có virus cúm. Nếu cô ấy chỉ có thể gửi các mẫu dương tính trở lại phòng thí nghiệm, chúng có thể được xử lý nhanh hơn.
Sau khi giải trình tự đầy đủ các mẫu trong năm nay, họ không tìm thấy H5N1 trong các mẫu ở Cape May hay các mẫu vịt ở Canada.
“Chúng tôi không biết chính xác lý do tại sao”, Kercher nói trong một cuộc phỏng vấn tuần trước. “Chúng tôi luôn tò mò một chút về điều đó”.
Sau khi hoàn thành ở Cape May, Kercher lái xe thí nghiệm di động đến Sông Peace ở phía bắc Alberta, Canada, để thử nghiệm những con vịt sẽ sinh sản ở đó vào mùa hè. Nhóm đã thực hiện chuyến đi để thử nghiệm vịt ở Canada trong 45 năm, nhưng đây là năm đầu tiên họ sử dụng phòng thí nghiệm di động ở đó. Sau chuyến đi Alberta, Kercher lái xe RV của mình đến Tennessee để thử nghiệm thêm những con vịt nơi chúng ngủ đông vào mùa đông.
Trong khi đó, virus đang lan tràn khắp nơi xung quanh họ, xuất hiện ở từng đàn bò ở vùng Trung Tây và sau đó là California. Hàng chục ca nhiễm trùng ở người ở những người làm việc trong trang trại đã được báo cáo, nhưng những ca liên quan đến bò sữa hầu hết đều nhẹ. Không có trường hợp lây truyền từ người sang người nào được báo cáo.
Các đợt bùng phát ở gia súc có vẻ chậm lại trong thời gian ngắn vào cuối mùa hè. Sau đó là các ca nhiễm trùng nghiêm trọng ở người.
Đầu tiên, có một thiếu niên ở Vancouver, Canada, nhập viện vì suy hô hấp . Sau đó, gần đây hơn, một người ở Louisiana đã bị bệnh nặng do H5N1 sau khi tiếp xúc với một đàn gia cầm ở sân sau. Trong cả hai trường hợp, loại vi-rút này là một loại hơi khác so với loại đang lưu hành ở bò. Loại vi-rút được xác định ở bò là từ kiểu gen B3.13, trong khi loại vi-rút được tìm thấy trong cả hai trường hợp nhiễm trùng nghiêm trọng ở người là kiểu gen D1.1, loại vi-rút này đã lưu hành ở chim hoang dã và gia cầm, theo Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh Hoa Kỳ. Cũng có những trường hợp nhiễm trùng D1.1 khác ở người, tại tiểu bang Washington, ở những người đang hỗ trợ tiêu hủy gia cầm. Những trường hợp đó không nghiêm trọng bằng.
Sau khi bỏ lỡ loại vi-rút này vào mùa xuân và mùa hè, nhóm St. Jude đã chuyển phòng thí nghiệm di động đến một địa điểm mà họ chưa từng thử trước đây: một nơi trú đông rộng lớn cho vịt trời và các loài vịt khác ở phía tây bắc Tennessee.
Họ đã lấy mẫu 534 con vịt ở đó vào tháng 11 và tháng 12 và tìm thấy kiểu gen D1.1 của vi-rút trong khoảng một chục mẫu.
Kercher cho biết: “Chúng tôi đã phát hiện ra cùng một chủng loại đang gây ra nhiều thiệt hại cho con người và các loài chim hoang dã”.
D1.1 là một nhóm virus mới hơn. Các nhà khoa học không biết nhiều về nó như họ đã biết về virus gia súc. Nhưng các mẫu của nhóm nghiên cứu, họ nói, đã giúp họ kết nối virus với đường bay Mississippi, chạy qua miền trung Canada và theo Sông Mississippi đến Vịnh Mexico.
Các nhà khoa học vẫn chưa biết khi nào chủng này xuất hiện và bắt đầu lưu hành như một loại riêng biệt. Webby cho biết họ sẽ xem xét dữ liệu giám sát mà họ đã thu thập được trong năm qua để cố gắng tìm ra điều đó.
Virus này có vẻ là sản phẩm của quá trình tái tổ hợp , trong đó hai loại virus lây nhiễm cùng một loài động vật cùng lúc và trao đổi gen. Virus tái tổ hợp có xu hướng có những thay đổi lớn hơn đối với bộ gen của chúng so với virus thay đổi dần dần khi chúng được truyền từ động vật này sang động vật khác.
Dữ liệu giám sát mà nhóm thu thập gần đây đã đóng góp vào một nghiên cứu tiền ấn phẩm mới, được đăng vào tuần trước trước khi được bình duyệt ngang hàng.
Nghiên cứu được dẫn đầu bởi Tiến sĩ Louise Moncla, một nhà khoa học chuyên nghiên cứu về sự tiến hóa của virus tại Đại học Pennsylvania.
Bằng cách phân tích dữ liệu giám sát như loại dữ liệu do Webby và nhóm của ông thu thập, nhóm Penn phát hiện ra rằng đợt bùng phát H5N1 bắt đầu vào năm 2021 ở Bắc Mỹ là do tám lần du nhập riêng biệt của loại vi-rút này từ các loài chim nước và chim bờ biển di cư hoang dã dọc theo các tuyến bay Đại Tây Dương và Thái Bình Dương.
Moncla và nhóm của bà tin rằng đợt bùng phát hiện tại không thể ngăn chặn được bằng cách tiêu hủy mạnh tay như năm 2014, vì các loài chim hoang dã vẫn tiếp tục đưa virus vào đàn gia cầm nuôi và gia cầm thả rông.