Hôm nay hãy tạm thời quên đi bệnh tật và sức khỏe, mà cùng đọc một câu chuyện thú vị về sinh học và tiến hóa.
Từ một bào quan nhỏ trong tế bào, làm sao đi tìm Eva, người mẹ của loài người hiện đại?
Trong các truyền thuyết về sự xuất hiện của loài người, có lẽ truyền thuyết Adam và Eva trong vườn địa đàng là phổ biến nhất. Eva được cho là mẹ của loài người. “Vậy nàng Eva có thật không?”
Có lẽ tìm về nguồn cội đã là bản năng của con người. Khi chưa có các công cụ và phương pháp khoa học, tổ tiên của chúng ta sáng tạo ra các truyền thuyết để tự giải thích cho chính mình. Dần dần, nhiều ngành khoa học hiện đại bao gồm khảo cổ học, nhân chủng học, tế bào học và di truyền học đã giúp chúng ta tìm ra thêm nhiều bằng chứng về nguồn gốc, tổ tiên của loài người hiện đại.
Ai là người đã khai sinh ra loài người hiện đại?
Khoảng 2 triệu năm trước, loài người đứng thẳng (Homo erectus) đầu tiên xuất hiện ở châu Phi (bộ xương hoàn chỉnh được tìm thấy, tái hiện và đặt tên là Lucy). Họ là tổ tiên của những loài người khác như Homo neanderthalensis và loài người hiện đại (Homo sapiens sapiens). Loài người Homo erectus cũng đã di cư ra khỏi châu Phi, đi đến cả vùng Đông Nam Á (hóa thạch được tìm thấy ở đảo Java, Indonesia). Còn người Homo neanderthalensis (hay còn gọi là người Neanderthan), tiến hóa từ người Homo erectus, nhưng phát triển thành một nhánh riêng ở vùng Bắc Âu. Loài người hiện đại (Homo sapiens sapiens) chỉ mới xuất hiện cách đây 200,000 năm ở châu Phi và di cư sang vùng Trung Đông.
Trước năm 1987, dựa vào các bằng chứng khảo cổ học trên khắp thế giới, các nhà khoa học đưa ra nhiều giả thuyết về thời điểm và nguồn gốc tiến hóa của loài người hiện đại, trong đó có hai giả thuyết được chấp nhận rộng rãi hơn cả: “Tiến hóa đa vùng liên tục (multiregional continuity evolution) và Ra khỏi châu Phi (Out of Africa)”.
Những người tin vào giả thuyết Tiến hóa đa vùng liên tục cho rằng, khoảng 100,000 năm trước, trên thế giới tồn tại song song 3 loài người và họ cùng nhau tiến hóa song song thành loài người hiện đại ngày nay. Các chủng người này có sự pha trộn về bộ gene và hệ di truyền. Tuy nhiên, gần đây dựa vào các phân tích di truyền và so sánh bộ gene của người hiện đại và người Neanderthan, các nhà khoa học xác định được rằng bộ gene của loài người hiện đại chỉ có khoảng 1-2% là dấu ấn từ bộ gene của người Neanderthan.
Giả thuyết Ra khỏi châu Phi lại cho rằng, loài người hiện đại ngày nay có chung một nguồn gốc. Người hiện đại Homo sapiens xuất hiện ở châu Phi và sau đó di cư ra khỏi châu Phi, qua Biển Đỏ, đến bán đảo Ả Rập rồi từ đó tỏa đi khắp các châu lục.
Vào đúng ngày 1 tháng 1 năm 1987, tạp chí Nature đã công bố (sau 40 lần chỉnh sửa) một nghiên cứu trên DNA của ty thể (mitochondria DNA – mtDNA) ở 145 người phụ nữ từ nhiều dân tộc trên khắp thế giới và kết luận rằng: “DNA ty thể của cả loài người hiện đại đều xuất phát từ một người phụ nữ ở châu Phi cách đây 140,000 đến 200,000 năm”. Khám phá này khẳng định giả thuyết Ra khỏi châu Phi và chứng tỏ rằng tất cả chúng ta ngày hôm nay đều có chung một nguồn gốc.
Vậy ty thể là gì? Tại sao trong ty thể có DNA?
Ty thể là một bào quan nhỏ trong tế bào của cơ thể, tồn tại trong hầu hết mọi loại tế bào (trừ một số ít như tế bào hồng cầu vì loại tế bào này được tinh giản hết mức để di chuyển được dễ dàng). Nhiệm vụ chính của ty thể là đảm nhiệm vai trò sản xuất năng lượng cho tế bào thông qua việc tạo ra một phân tử năng lượng gọi là ATP. Ví dụ, từ một phân tử glucose, nếu không có ty thể, tế bào chỉ tạo ra được có 6-7 ATP. Còn nếu có ty thể thì tạo được 30-32 ATP.
Bào quan này thực chất là một loại vi khuẩn sống cộng sinh với tế bào có nhân thật (Nhân là nơi chứa toàn bộ DNA, vật liệu di truyền của tế bào) và lâu trở thành một bào quan quan trọng của tế bào. Vì bản chất là một vi khuẩn (vi khuẩn thì không có nhân) nhưng vẫn có DNA, nên chúng có bộ gene riêng của mình, tuy nhỏ hơn rất nhiều so với bộ gene của nhân tế bào chủ.
Một điều khá thú vị nữa đối với ty thể là chúng ta chỉ được thừa kế ty thể từ mẹ, thông qua tế bào trứng. Trước đây, người ta cho rằng để bơi nhanh, tinh trùng không mang theo ty thể. Tuy nhiên một nghiên cứu gần đây cho thấy tinh trùng cũng có ty thể, và khi thụ tinh với trứng, các ty thể của tinh trùng bị phân huỷ hết, vì vậy chúng không được truyền lại cho thế hệ tiếp theo. Thay vào đó, tinh trùng chỉ đóng góp DNA từ nhân mà thôi, còn lại đứa con nhận ty thể từ tế bào trứng của mẹ. Vì thế, về mặt di truyền, đóng góp của ba và mẹ là không bằng nhau 50:50 đâu nhé! Còn DNA của ty thể chỉ được truyền tiếp cho các thế hệ sau theo con đường từ mẹ sang con gái. Vì lý do nào đó, người mẹ không có con gái thì DNA ty thể của người đó sẽ bị dừng, không truyền tiếp được nữa.
Phân tử DNA thường bị biến đổi (đột biến) qua thời gian và qua các thế hệ. Các thế hệ càng tách xa nhau ra thì trình tự DNA của họ càng khác biệt. Khi giải các trình tự DNA này và dựa vào những khác biệt đó để sắp xếp thành một cây phả hệ, các nhà khoa học xác định được rằng DNA ty thể của tất cả loài người hiện đại có cùng một nguồn gốc, từ một người phụ nữ sống cách đây khoảng 200,000 năm ở châu Phi. Vì vậy họ gọi tên là ty thể Eva (mitochondrial Eve). Tuy nhiên, tại thời điểm đó, không chỉ có duy nhất một người phụ nữ duy nhất như trong truyền thuyết Vườn địa đàng. Mà ngược lại, có thể có nhiều người phụ nữ khác nữa trong cùng một quần thể, nhưng chỉ có con cháu của 1 người phụ nữ đó phát triển rộng ra đến ngày nay.
Đã hơn 30 năm qua, mặc dù nhiều kết quả từ nghiên cứu này vẫn còn đang tiếp tục được tranh cãi và làm sáng tỏ, nhưng ước tính về thời điểm xuất hiện và người mẹ Eva chung của loài người hiện đại đầu tiên (140-200 ngàn năm trước) vẫn còn được chấp nhận rộng rãi cho tới ngày nay.
Câu chuyện này được diễn lại theo nhiều cách khác nhau trong các sách về tiến hóa và sinh học. Các bạn có thể tìm đọc thêm trong cuốn Dòng sông trôi khuất địa đàng (River Out of Eden) hoặc Bảy người con gái của Eva (The Seven Daughters of Eve) hoặc Lịch sử của Gene (Genes: an intimate history).
Tài liệu tham khảo
- https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(12)01106-3?fbclid=IwAR3GCXY-W1hgKyIjVN_3rwJWQdjn2H0VH8_aYPhoBwGOJiyKm4MQgu1bV1M
- https://www.nature.com/articles/325031a0
