Nghiên cứu: Con người có lợi thế sinh tồn nhờ một enzyme độc nhất?

Con người hiện đại là nhánh duy nhất còn tồn tại trong tiến trình tiến hóa, trong khi những họ hàng gần gũi như Neanderthal hay Denisovan đã bị tuyệt chủng. Một công trình khoa học công bố ngày 4/8 trên tạp chí PNAS cho thấy, sự khác biệt trong một enzyme não bộ có thể đã giúp Homo sapiens có khả năng tìm kiếm nguồn nước hiệu quả hơn.

Dấu ấn từ một thay đổi nhỏ

Khoảng 600.000 năm trước, tổ tiên loài người hiện đại tách biệt khỏi nhánh tiến hóa tạo ra người Neanderthal và Denisovan. Sau sự chia rẽ này, một biến đổi nhỏ đã xảy ra trong enzyme adenylosuccinate lyase (ADSL) - nhân tố then chốt trong quá trình sản xuất purine, thành phần cấu tạo DNA và RNA.

Ở Homo sapiens, tại vị trí 429 trong chuỗi 484 axit amin, alanine đã được thay thế bằng valine. Thay đổi tưởng chừng không đáng kể này lại tạo ra một phiên bản ADSL hoàn toàn khác mà loài người hiện đại mới có.

Enzyme ADSL không chỉ gắn liền với quá trình trao đổi chất mà còn ảnh hưởng đến hành vi. Thiếu loại enzyme này, con người có thể gặp rối loạn như hiếu động quá mức hoặc có những hành vi hung hăng. Theo nhóm nghiên cứu, biến thể mới của ADSL tuy kém hiệu quả hơn trong sản xuất purine (đóng vai trò là tín hiệu trao đổi chất, cung cấp năng lượng, kiểm soát sự phát triển của tế bào), nhưng lại để lại dấu ấn trong cách người Homo sapiens thích nghi với môi trường.

Thí nghiệm trên chuột: Tìm hiểu về hành vi tìm nước

Để kiểm chứng, các nhà khoa học đã tiến hành thí nghiệm trên chuột. Một nhóm được chỉnh sửa gene để mang phiên bản ADSL "giống người". Sau khi bị hạn chế tiếp cận nước trong 12 ngày, các nhà khoa học cho chuột thí nghiệm cơ hội tiếp cận nước dựa trên tín hiệu âm thanh và ánh sáng.

Kết quả cho thấy, những con chuột cái mang ADSL “kiểu người” đến gần nguồn nước thường xuyên hơn khi khát, so với nhóm đối chứng. Các nhà khoa học giả thuyết rằng, phiên bản enzyme ADSL kém hiệu quả hơn này lại vô tình mang lại lợi thế giúp Homo sapiens trong việc tìm kiếm nguồn nước - yếu tố hàng đầu trong môi trường khắc nghiệt.

“Khám phá những thay đổi di truyền nhỏ bé từ quá khứ xa xưa đã góp phần định hình các đặc điểm não bộ khiến chúng ta trở thành con người thật sự là điều đầy hứng khởi”, tiến sĩ Xiang-Chun Ju, tác giả chính của nghiên cứu tại Viện Khoa học và Công nghệ Okinawa (Nhật Bản), nhận định.

Tiến sĩ Maanasa Raghavan từ Đại học Chicago đánh giá “Nghiên cứu đã mở ra những khả năng thú vị về cách tổ tiên chúng ta có thể giành lợi thế trước người Neanderthal và Denisovan trong môi trường bất ổn và khan hiếm nguồn tài nguyên”.

Homo sapiens - loài duy nhất còn lại

Việc giải mã toàn bộ hệ gene của Neanderthal vào năm 2010 và Denisovan năm 2012 đã giúp các nhà khoa học có cơ sở để so sánh trực tiếp với gene của người hiện đại ở châu Phi, châu Á và châu Âu để tìm hiểu hành vi nào đã giúp con người thành công trong khi các loài khác tuyệt chủng. Những so sánh này chỉ ra hàng loạt khác biệt, trong đó ADSL là một mắt xích quan trọng.

Tuy nhiên, các chuyên gia nhấn mạnh đây không phải là lời giải thích duy nhất. Tiến sĩ Ingrida Domarkienė (Đại học Vilnius, Lithuania) lưu ý rằng “Không thể khẳng định chỉ riêng thay đổi này đã định hình con người. Nhiều yếu tố khác như môi trường, trí tuệ, khả năng kháng bệnh, cấu trúc xã hội hay thậm chí là cả may mắn cũng góp phần vào thành công tiến hóa của Homo sapiens”.

“Đây mới chỉ là bước khởi đầu”, Tiến sĩ Junhấn mạnh. “Hiểu rõ cách những thay đổi phân tử phối hợp với nhau để định hình hành vi con người sẽ là chìa khóa giải mã thành công tiến hóa của chúng ta”.