Tiến hóa của mầm bệnh: nguy cơ với nuôi trồng thủy sản

Vụ Liên Hiệp Quốc về Vấn đề Kinh tế và Xã hội cho biết dân số thế giới được dự đoán sẽ tăng từ 7,3 tỷ năm 2015 lên 9,7 tỷ vào năm 2050. Thực tế là chúng ta cần sản xuất nhiều thực phẩm hơn để đảm bảo đáp ứng đủ cho dân số ngày càng tăng. Trong khi ngũ cốc và các loại củ chiếm 82% nguồn cung thực phẩm toàn cầu, các sản phẩm thịt chỉ chiếm 4,64% với thịt lợn là loại thịt được tiêu thụ nhiều nhất.

Tuy nhiên, với tỷ lệ cung cấp thực phẩm toàn cầu của ngành thủy sản là 1,69%, nơi nuôi trồng thủy sản chiếm hơn 50%, là ngành tăng trưởng nhanh nhất với tỷ lệ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) 74%. Hải sản có thể trở thành sản phẩm thực phẩm được tiêu thụ nhiều thứ ba vào năm 2020. Với sự tăng trưởng nhanh chóng và tính chất năng động của nuôi trồng thủy sản, dường như ngay cả khi không tăng trưởng, những thay đổi dịch tễ học cũng sẽ gia tăng gánh nặng bệnh tật đến ngành nuôi trồng thủy sản. Có bằng chứng mạnh mẽ cho thấy sự tiến hóa của mầm bệnh, bao gồm sự tiến hóa của độc lực, cũng đang đóng một vai trò của sự xuất hiện một số bệnh trong nuôi trồng thủy sản (Walker và Winton, 2010).

Mầm bệnh có sự tiến hóa. 

David A Kennedy và cộng sự 2015, đã nghiên cứu các thực hành nuôi trồng thủy sản khác nhau có thể tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển độc lực của tác nhân gây bệnh làm tăng mức độ nghiêm trọng của bệnh. Như tăng cường nuôi với mật độ cao, không đảm bảo điều kiện môi trường cho vật nuôi cũng như thả con giống kém chất lượng và lạm dụng kháng sinh.

Các chủng có độc lực cao có xu hướng cắt ngắn thời kỳ truyền nhiễm bằng cách giết chết vật chủ của chúng; do đó chúng phải có tốc độ truyền cao hơn để tồn tại và lan rộng khi vật chủ của chúng vẫn còn sống. Còn các chủng có độc lực thấp không giết chết vật chủ của chúng thì có tốc độ truyền thấp hơn. Việc rút ngắn thời gian nuôi trồng, bằng cách cải tiến gen hoặc cải tiến quy trình nuôi như nuôi tôm 2 hay 3 giai đoạn, sẽ góp phần giảm sự tiến hóa độc lực của mầm bệnh. 

Các mầm bệnh được cho là phát triển theo hướng có độc lực cao hơn do chuyển tiếp thế hệ khi gây ra các bệnh nhiễm trùng mãn tính, dai dẳng, có khả năng mang mầm bệnh suốt đời, như koi herpesvirus (KHV) cyprinid herpesvirus 3 ở cá koi và cá chép (llouze et al., 2011), hoại tử tụy truyền nhiễm ở cá hồi (IPN, Yamamoto, 1975) và virus hội chứng đốm trắng trên tôm (WSSV. Tsai et al .. 1999).

Người ta thường chấp nhận rằng sự biến đổi di truyền trong quần thể vật chủ (loài nuôi) càng nhiều, mầm bệnh sẽ càng ít chuyên biệt. Tuy nhiên, sự đa dạng di truyền trong quần thể loài nuôi giảm, do lựa chọn các đặc điểm có lợi, đã được quan sát thấy trong các hệ thống sản xuất hàng loạt. Điều này làm cho các mầm bệnh trên vật nuôi chuyên biệt và độc lực cao hơn.

Bệnh trên cá ngày càng phức tạp và khó điều trị. Ảnh minh họa: Montecito Koi Ponds

Nuôi trồng thủy sản cũng đang có xu hướng nuôi loài có tính chuyên môn hóa cao và do đó mầm bệnh có độc lực cao hơn. Bằng chứng trực tiếp đã được quan sát giữa các loài vật chủ của virus hoại tử cơ quan tạo máu truyền nhiễm (IHNV) (Garver et al., 2006) và sán lá đơn chủ Gyrodactylus salaris (Bakke et al., 1990; Bakke, 1991) trong họ cá hồi. Hay virus gây bệnh nhiễm trùng huyết (VHS) trên năm loài cá vây (Perca flavescens, Oncorhynchus mykiss, O. tshawytscha, Cyprinus carpio và Clupea pallasin (Emmenegger et 2013).

Các mầm bệnh cũng có thể thích nghi và chuyên môn hóa theo môi trường và trở thành đặc hữu khi việc diệt trừ chúng là không thể. Từ đó, chúng có khả năng gây bệnh trên nhiều loài vật chủ và điều này thường dẫn đến độc lực cao hơn ở các loài vật chủ mới. Đây là trường hợp của Virus Rhabdoviridae ở cá, IHNV và VHSV đã chuyển từ cá hồi sockeye và cá pelagic sang cá hồi cầu vồng, với thiệt hại kinh tế nặng nề (Kurath et al., 2003; Einer-Jensen et al., 2004). Hơn nữa, trong bối cảnh nhiễm trùng hỗn hợp, mầm bệnh sẽ thích nghi để cạnh tranh bằng tốc độ sinh sản nhanh hơn hoặc bằng cách phát triển các độc tố với tỷ lệ tử vong của vật chủ cao hơn.(Bremermann và Pickering, 1983; Nowak và May, 1994).

Miễn dịch - chìa khóa ngăn chặn tiến hóa mầm bệnh

Những nhân tố ảnh hưởng đến mầm bệnh. Ảnh: tepbac

Giảm thiểu các bệnh truyền nhiễm là một trong nhiều thách thức trong nuôi trồng thủy sản. Từ góc độ tiến hóa độc lực, tăng mật độ, giảm đa dạng di truyền bằng cách chọn giống và lạm dụng kháng sinh, có thể dẫn đến sự tiến hóa của độc lực tăng như mô tả ở trên. Thay đổi thực hành nuôi dưỡng hoặc tăng cường phòng vệ miễn dịch tự nhiên của vật chủ vì lợi ích ngăn chặn sự tiến hóa của mầm bệnh có thể có khả năng kinh tế mang lại lợi ích lâu dài với chi phí ngắn hạn.

Chúng ta cần phải nhanh chóng bắt kịp với sự tiến hóa của mầm bệnh. Vì mầm bệnh có thể tiến hóa, cơ chế miễn dịch của vật chủ cũng vậy. Do đó những phương pháp tăng cường miễn dịch bẩm sinh của tôm/cá như: sử dụng các sản phẩm cung cấp các peptide kháng khuẩn, chiết xuất từ rong mơ Sargassum oligocystum, Vitamin C, beta-glucan… góp phần thích ứng với tiến hóa của mần bệnh.