Lần đầu tiên một chủng coronavirus có nguy cơ gây ra một đại dịch là vào năm 2002 và 2003, khi chủng virus SARS-CoV đã làm cho khoảng 8.000 người nhiễm. Chủng virus này có nguồn gốc từ loài dơi móng ngựa và lây nhiễm sang các vật chủ trung gian như gấu mèo và cầy hương, trước khi lây nhiễm vào con người.
Thông thường, khi virus chuyển từ một vật chủ này sang vật chủ khác, chúng phải thích nghi và biến đổi để lây nhiễm hiệu quả hơn và sinh sôi trong tế bào của vật chủ mới. Đôi khi, các vật chủ mới là vật chủ cuối cùng hoặc gây những ổ bùng phát nhỏ, nhưng thỉnh thoảng sự kết hợp giữa các biến thể có thể bắt đầu một đại dịch.
“Họ hàng” gần nhất của chủng virus SARS-CoV-2 được các nhà khoa học phát hiện chính là virus tìm thấy ở loài dơi móng ngựa và một họ hàng gần khác đã được phát hiện trên loài tê tê, một loài thú có vảy ăn kiến. Virus này thuộc một tập hợp con của coronavirus, mang tên sarbecovirus, có thể lây nhiễm sang động vật có vú rất dễ dàng. “Tổ tiên” của SARS-CoV-2 tồn tại trên loài dơi từ cách đây hàng trăm năm và đã phát triển khả năng nhiễm sang các loài động vật có vú. Điều này giải thích tại sao SARS-CoV-2 có khả năng lây nhiễm cao như vậy.
Là một virus RNA (tức là có RNA là vật liệu di truyền), SARS-CoV-2 biến đổi theo thời gian. Vì khả năng sao chép bằng chứng đã đọc vào bộ gene của chúng diễn ra không thường xuyên, nên tỷ lệ biến đổi của chúng thấp hơn so với các virus khác, như virus cúm. Các đột biến xuất hiện ngẫu nhiên và những đột biến có tác động không có lợi cho sự phát triển của virus sẽ chết, trong khi các đột biến trung tính và có lợi cho virus sẽ sống sót và lây lan.
Hệ miễn dịch của con người phản ứng với sự lây nhiễm, vaccine, việc sử dụng thuốc kháng virus và các biện pháp trị liệu khác cũng như các nhân tố môi trường đều gây sức ép lên virus và khiến chúng phải thích nghi. Sự thay đổi ban đầu là ở protein gai, giúp virus bám vào tế bào dễ dàng hơn. Sự thay đổi này khiến virus có thể dễ lây lan hơn nhưng không hẳn là làm cho bệnh tình nặng hơn.
Các nhà khoa học đã lấy 130.000 mẫu bệnh từ người và so sánh với 69 mẫu bệnh từ loài dơi để xem virus đã biến đổi thế nào. Phân tích di truyền cho thấy có những đột biến nhỏ đã giúp virus lây lan sang con người. Hầu hết các đột biến mà các nhà khoa học phát hiện đều là đột biến trung tính, có thể vì không ai có miễn dịch sớm trong thời gian đầu đại dịch. Việc không có những thay đổi lớn trong giai đoạn đầu dịch có thể đồng nghĩa với việc các đột biến trong virus SARS-CoV-2 xảy ra trước khi virus này lây lan sang con người.
SARS-CoV-2 bắt đầu thay đổi từ cuối năm 2020, khi các biến thể đầu tiên xuất hiện. Virus này thích nghi với môi trường có miễn dịch nhiều hơn, chọn lọc các biến thể có thể thoát khỏi hệ miễn dịch, đặc biệt trong việc lây nhiễm mãn tính vào những người bị suy giảm miễn dịch. Một số biến thể có thể tiến hóa đến mức gây bệnh nghiêm trọng hơn.
Với các loại vaccine, con người có thể hạn chế những lây nhiễm có thể tạo cơ hội cho virus thích nghi. Tuy nhiên, vaccine cũng gây ra những sức ép có chọn lọc lên virus và chúng có thể biến đổi để nhiễm vào những người đã tiêm vaccine. Theo dõi liên tục trình tự gene đóng vai trò quan trọng để xác định các biến thể mới và giúp thiết kế các vaccine bổ sung nhằm bảo vệ con người trước biến thể mới.
