Svante Paabo: Những manh mối về ADN của người Neanderthal trong chúng ta

Điều tôi muốn chia sẻ với các bạn hôm nay là những gì chúng ta có thể học hỏi được qua sự nghiên cứu về bộ thông tin di truyền của người cận đại và người tuyệt chủng. Nhưng trước khi đề cập đến vấn đề này, tôi muốn tóm tắt lại những gì các bạn đã biết: bộ thông tin di truyền của chúng ta, những vật chất di truyền, được cất trữ trong hầu hết các tế bào ở cơ thể chúng ta trong các nhiễm sắc thể dưới dạng ADN, là phân tử cấu trúc xoắn kép được biết tới. Và thông tin di truyền được chứa đựng trong chuỗi của bốn loại cơ bản viết tắt với những chữ cái A, T, C và G. Và những thông tin di truyền được lưu trữ trong hai bản sao -- mỗi bản trên một chuỗi ADN -- điều này rất quan trọng vì khi những tế bào mới được hình thành, hai chuỗi ADN này được kéo rời, và những chuỗi mới được tái tạo theo bản sao của hai chuỗi cũ trong một quá trình gần như là hoàn hảo.

Dĩ nhiên trong tự nhiên không có gì là hoàn toàn hoàn hảo, cho nên đôi khi có những sai sót và chữ cái không phù hợp bị chèn vào. Và vì vậy chúng ta thấy được kết quả của những đột biến như vậy khi chúng ta so sánh các chuỗi ADN của tất cả chúng ta trong căn phòng này, ví dụ thế. Nếu chúng ta so sánh bộ thông tin di truyền của tôi và của các bạn, sẽ có khoảng 1200 đến 1300 chữ cái khác nhau. Và những đột biến này cứ chồng chất theo hàm số của thời gian. Cho nên nếu chúng ta xem xét thêm một loài động vật như con tinh tinh, chúng ta sẽ thấy nhiều sự khác biệt hơn nữa. Khoảng một, trong 100 chữ cái của chúng ta sẽ khác nhau với một con tinh tinh.

Và nếu các bạn quan tâm đến lịch sử của một mẫu ADN, hay của cả bộ thông tin di truyền, các bạn có thể tái dựng lịch sử ADN với những sự khác nhau mà các bạn nhận thấy. Nói chung, chúng ta có thể miêu tả những ý tưởng về lịch sử này dưới dạng những cái cây như sau. Trong trường hợp này, nó rất đơn giản Hai trình tự ADN của loài người có chung một tổ tiên gần đây nhất. Đi xa hơn nữa về quá khứ thì có một trình tự ADN của loài người giống với loài tinh tinh. Và vì những đột biến này xảy ra xấp xỉ theo hàm số với thời gian, các bạn có thể biến đổi những sự khác biệt này để ước tính thời gian khi hai con người có chung một tổ tiên khoảng nửa triệu năm về trước, và với con tinh tinh thì khoảng năm triệu năm về trước.

Trong những năm gần đây, với sự bùng nổ của những công nghệ thông tin đã cho phép các bạn xem xét nhiều mẫu ADN nhanh chóng. Hiện tại trong tíc tắc vài giờ đồng hồ chúng ta có thể xác định cả bộ thông tin di truyền của loài người. Dĩ nhiên trong mỗi người chúng ta có hai bộ thông tin di truyền -- một từ mẹ chúng ta và một từ cha chúng ta. Và chúng dài khoảng ba tỉ chữ cái. Và chúng ta sẽ thấy rằng trong hai bộ thông tin di truyền của tôi, hoặc chỉ một bộ của tôi mà chúng ta muốn sử dụng, sẽ có khoảng ba triệu sự khác biệt về sự xắp xếp. Và như vậy các bạn cũng có thể bắt đầu hỏi xem sự khác biệt di truyền này được phân phối trên thế giới. Và khi làm như vậy, các bạn sẽ tìm thấy một số biến thể di truyền nhất định ở châu Phi. Nếu các bạn để ý đến những nơi ngoài lục địa châu Phi, các bạn sẽ thấy có ít biến thể di truyền hơn. Đây là một điều bất ngờ, dĩ nhiên, vì số lượng người sống trong châu Phi ít hơn khoảng sáu đến tám lần số lượng người sống ngoài châu Phi. Nhưng những người sống trong châu Phi lại có nhiều dạng biến thể di truyền hơn.

Hơn nữa gần như những dạng biến đổi di truyền ở ngoài Châu Phi đều có trình tự ADN rất tương đồng với những gì tìm thấy trong Châu Phi. Nhưng nếu các bạn chỉ xem xét trong châu Phi, thì có một thành phần trong những dạng biến đổi di truyền không hề có họ hàng nào ngoài lục địa. Vì vậy một giải thích cho hiện tượng này là một phần của những sự biến đổi di truyền ở châu Phi, không phải tất cả, đã rời khỏi lục địa và chiếm lĩnh những mảnh đất còn lại trên thế giới. Và tất cả những phương pháp để xác minh thời gian của những sự khác biệt về di truyền này đã giúp dẫn tới một điều là loài người cận đại -- những con người mà không thể phân biệt được giữa các bạn và tôi -- đã tiến hóa ở châu Phi trong thời gian rất gần đây, khoảng 100 đến 200 ngàn năm về trước. Và sau đó khoảng 100 đến 50 ngàn năm về trước, đã di cư khỏi châu Phi để định cư ở những nơi khác của thế giới.

Vậy điều tôi thường hay nói là xét trên phương diện di truyền, chúng ta đều là người châu Phi. Chúng ta hoặc là đang sống ở châu Phi hiện tại, hoặc là đã rời khỏi lục địa này gần đây. Một hệ quả khác liên quan đến nguồn gốc này của người cận đại là những sự biến đổi di truyền thường được phân bố khắp nơi trên thế giới, ở nhiều địa điểm, và chúng thường thay đổi theo gradien, như từ tầm nhìn của một con chim. Và vì có nhiều sự biến đổi di truyền, và chúng thường có gradien khác nhau, có nghĩa là nếu chúng ta muốn xác định trình tự ADN -- một bộ thông tin di truyền của một cá nhân nào đó -- chúng ta có thể ước lượng khá chính xác người đó từ đâu đến, với điều kiện là bố mẹ hay ông bà của cá nhân này không di chuyển thường xuyên.

Nhưng liệu như vậy có nghĩa là, như nhiều người có xu hướng nghĩ rằng, sẽ có sự khác biệt di truyền khá lớn giữa những nhóm người trên những lục địa khác nhau? Chúng ta có thể bắt đầu đưa ra những câu hỏi này. Ví dụ đang có một dự án để xác định trình tự bộ thông tin di truyền của hàng ngàn cá nhân từ những địa điểm khác nhau của thế giới. Họ đã xác định được trình tự bộ thông tin di truyền của 185 người châu Phi của hai dân cư trên lục địa này. Và họ cũng đã xác định trình tự bộ thông tin di truyền của khoảng từng đấy người ở Châu Âu và Trung Quốc. Và chúng ta bắt đầu có thể khẳng định được bao nhiêu sự biến đổi, bao nhiêu chữ cái đã thay đổi trong ít nhất một trong những bộ thông tin di truyền này. Và sự biến đổi này rất lớn: 38 triệu vị trí biến thiên.

Nhưng chúng ta có thể hỏi: có sự khác biệt nào tuyệt đối giữa những người châu Phi và những người khác? Có lẽ sự khác biệt lớn nhất mà phần đông chúng ta có thể tưởng tượng ra là có thật. Với sự khác biệt tuyệt đối -- và tôi muốn đề cập đến sự khác biệt với tất cả những người sống ở châu Phi ở một vị trí nào đó, tất cả - 100 phần trăm - đều có một chữ cái, và những người ngoài châu Phi có một chữ cái khác. Và câu trả lời là trong số cả triệu sự khác biệt đó không có một vị trí nào như vậy cả. Điều này có thể bất ngờ. Có thể một cá nhân bị phân loại sai. Nên chúng ta có thể thả lỏng tiêu chuẩn một chút và đặt vấn đề: có bao nhiêu vị trí mà 95% người ở châu Phi chỉ có một sự biến đổi, 95 phần trăm một sự biến đổi khác, và con số là 12 vị trí.

Đây quả thật là một điều bất ngờ. Nó có nghĩa là khi chúng ta nhìn vào một người và thấy một người từ châu Phi và một người từ châu Âu hay châu Á, ở bất cứ một vị trí nào trong bộ thông tin di truyền, chúng ta không thể ước đoán với 100 phần trăm độ chính xác là người đó sẽ mang trong mình ADN gì. Và chỉ có 12 vị trí mà chúng ta hy vọng có thể ước đoán với 95 phần trăm độ chính xác. Điều này có thể gây bất ngờ, vì dĩ nhiên, chúng ta có thể nhìn những người này và đoán một cách dễ dàng họ hay tổ tiên của họ đến từ đâu. Như vậy có nghĩa là những đặc điểm mà chúng ta thấy và dễ dàng nhận diện như: những nét đặc trưng trên khuôn mặt, màu da, cấu trúc của sợi tóc -- không được quyết định bởi một di tố nào với những tác động quá lớn nhưng được quyết định bởi nhiều dạng biến thể di truyền với tần số khác nhau ở khắp mọi nơi trên thế giới.

Còn một vấn đề với các đặc điểm này mà chúng ta hay dễ dàng quan sát mà tôi tin là đáng quan tâm, đó là, theo nghĩa đen, chúng chính là ở bề ngoài cơ thể của chúng ta. Chúng là những gì chúng ta vừa nêu -- những nét đặc trưng trên khuôn mặt, màu da, cấu trúc của sợi tóc. Cũng có rất nhiều đặc điểm khác mà thay đổi giữa các lục địa như cách chúng ta tiêu hóa thực phẩm, hay cách bộ phận thể kháng của chúng ta chống lại vi khuẩn xâm nhập vào cơ thể của chúng ta. Nhưng tất cả những bộ phận đó của cơ thể là nơi mà ta giao tiếp với môi trường một cách trực tiếp nhất. Thật dễ dàng để hình dung những bộ phận đó bị ảnh hưởng bởi sự lựa chọn của môi trường và thay đổi tần số những di tố liên quan đến những bộ phận này. Nhưng nếu chúng ta xem xét những bộ phận khác trên cơ thể, những nơi mà chúng ta không trực tiếp tiếp xúc với môi trường -- gan, thận, tim -- không có cách nào, chỉ bằng cách nhìn những cơ quan này, và biết chúng từ đâu đến.

Một điều thú vị nữa xuất phát từ điều là con người có nguồn gốc chung gần đây nhất ở châu Phi, và đó là lúc mà những con người này xuất hiện khoảng chừng 100,000 năm về trước họ đã không phải cô độc sống trên hành tinh này. Có những dạng người khác ở xung quanh, có lẽ nổi tiếng nhất là người Neanderthal -- những dạng người tráng kiệt này, ở bên trái, được so sánh với bộ xương của người cận đại, ở bên phải -- đã tồn tại ở Tây Á cũng như châu Âu từ khoảng vài trăm ngàn năm về trước. Và câu hỏi thú vị đó là, chuyện gì đã xảy ra khi chúng gặp nhau? Chuyện gì đã xảy ra với người Neanderthal?

Và để bắt đầu trả lời những câu hỏi như vậy, nhóm nghiên cứu của tôi - gần 25 năm nay - đã tìm những biện pháp để tách ADN từ những di tích của người Neanderthal và những động vật đã tuyệt chủng khoảng mười ngàn năm tuổi. Công trình này gặp phải nhiều vấn đề kỹ thuật trong việc tách ADN, trong việc biến đổi chúng thành dạng mà ta có thể xâu chuỗi được. Chúng tôi đã phải làm rất cẩn thận để tránh lẫn vào ADN của bản thân. Và điều này, cùng với sự kết hợp của những phương pháp xâu chuỗi các phân tử ADN một cách nhanh chóng, đã giúp chúng tôi vào năm ngoái trình bày phiên bản đầu tiên của bộ thông tin di truyền của người Neanderthal, để bất cứ ai trong quý vị cũng có thể tra khảo trên mạng về bộ di truyền của người Neanderthal, hay ít nhất là 55 phần trăm mà chúng tôi đã tái dựng lại. Và quý vị có thể so sánh nó với những bộ thông tin di truyền của người cận đại.

Và một câu hỏi mà quý vị muốn đặt ra: Chuyện gì đã xảy ra khi chúng ta gặp nhau? Chúng ta đã có giao hợp với nhau không? Và cách để đặt vấn đề là nhìn vào những người Neanderthal đến từ miền Nam châu Âu và so sánh với những bộ thông tin di truyền của người cận đại. Và sau đó chúng tôi xem xét một cặp cá nhân, bắt đầu với 2 người châu Phi, xem xét hai bộ thông tin di truyền châu Phi, tìm những nơi mà chúng khác nhau, và trong mỗi trường hợp như vậy, đặt câu hỏi: Người Neanderthal như thế nào? Nó có tương xứng với người châu Phi này hay người châu Phi kia không? Chúng ta mong rằng sẽ không có sự khác biệt nào vì người Neanderthal chưa bao giờ sống ở châu Phi. Bộ thông tin di truyền của chúng không có lý do nào để giống hơn bộ thông tin di truyền của một người châu Phi này hơn người châu Phi kia. Và đúng là trường hợp như vậy. Theo thống kê thì không có sự khác biệt nào về sự tương xứng giữa một người Neanderthal với một người châu Phi này hay người châu Phi kia. Nhưng trường hợp này sẽ khác nếu chúng ta xem xét một cá nhân ở châu Âu và một cá nhân ở châu Phi. Tần suất trong sự tương xứng giữa người Neanderthal và người châu Âu, cao hơn là giữa người Neanderthal và người châu Phi. Trường hợp cũng tương tự như vậy nếu chúng ta xem xét một người Trung Hoa và một người châu Phi, người Neanderthal sẽ có sự tương xứng với người Trung Hoa nhiều hơn. Đây cũng là điều bất ngờ vì người Neanderthal chưa bao giờ ở Trung Quốc.

Vì vậy mô hình mà chúng tôi đề xuất để giải thích cho hiện tượng này là khi người cận đại di cư khỏi châu Phi khoảng 100,000 năm về trước, họ đã gặp người Neanderthal. Có thể đoán chừng là họ đã gặp nhau trước tiên ở Trung Đông, nơi mà người Neanderthal đang sống lúc ấy. Nếu họ đã giao hợp ở nơi này, thì những người cận đại mà đã trở thành tổ tiên của tất cả mọi người ở ngoài châu Phi đã mang trong họ bộ thông tin di truyền với một phần Neanderthal đến những nơi còn lại trên thế giới. Để rồi hiện tại, những người sống ở ngoài châu Phi có khoảng 2.5 phần trăm ADN của họ từ người Neanderthal.

Vậy thì khi có bộ thông tin di truyền của người Neanderthal để dùng tham khảo và những công nghệ để xem xét những di vật cổ và để trích xuất ADN, chúng ta có thể bắt đầu áp dụng chúng ở tất cả mọi nơi trên thế giới. Và nơi đầu tiên là miền Nam Siberia ở dãy núi Alta ở một điạ phương có tên gọi là Denisova, một hang động ở đây, nơi mà những nhà khảo cổ học vào năm 2008 đã tìm thấy một mảnh xưong bé tí -- đây là một bản sao của nó -- mà họ phát hiện ra đó là của một đốt ngón tay cuối cùng của ngón tay út của một con người. Và nó đã được bảo khá tốt để chúng tôi xác minh ADN của người đó, ở mức độ rộng hơn là của một người Neanderthal, và bắt đầu so sánh nó với bộ thông tin di truyền của người Neanderthal và người cận đại. Và chúng tôi thấy rằng người này có trình tự ADN với nguồn gốc giống như của người Neanderthal khoảng 640,000 năm về trước. Và đi xa hơn nữa, khoảng 800,000 năm về trước có cùng một nguồn gốc với người cận đại.

Vậy thì cá nhân này đến từ một dân cư có cùng nguồn gốc với người Neanderthal, nhưng xa hơn nữa trong quá khứ thì lại có một lịch sử độc lập. Chúng tôi gọi nhóm người này mà chúng tôi đã mô tả lần đầu tiên từ một mảnh xương nhỏ xíu, là người Denisovans, từ nơi mà họ đã được tìm thấy đầu tiên. Vậy chúng ta có thể hỏi về người Denisovans điều giống như người Neanderthals: Họ đã có giao hợp với tổ tiên của người cận đại không? Nếu chúng ta đặt câu hỏi này và so sánh bộ thông tin di truyền của người Denisovan với mọi người trên thế giới, chúng ta sẽ bất ngờ nhận ra rằng không có bất kỳ bằng chứng nào của ADN Denisova trong những người sống gần Siberia hiện tại. Nhưng chúng ta tìm thấy ADN Denisovan ở Papua New Guinea và những hòn đảo khác ở Melanesia và Thái Bình Dương. Vậy đây có thể là vì những người Denisovan này đã sống rải rác khắp nơi hơn trong qua khứ, vì chúng tôi không nghĩ rằng tổ tiên của người Malanesia đã sống ở Siberia.

Từ sự nghiên cứu về những bộ thông tin di truyền của người tuyệt chủng, chúng ta có thể bắt đầu hình dung được bức tranh thế giới khi người cận đại di cư khỏi châu Phi. ở phương Tây có người Neanderthal; ở phương Đông có người Denisovans và có thể những dạng người khác nữa mà chúng ta chưa tìm ra. Chúng ta không biết chắc được biên giới của những người này ở đâu, nhưng chúng ta biết rằng ở miền Nam Siberia, nơi có cả người Neanderthal và người Denisovan, ít nhất là trong một thời gian nào đó ở quá khứ. Vậy loài người cận đại đã đến từ một nơi nào đó ở châu Phi, di cư khỏi châu Phi, và đoán chừng đã đến Trung Đông. Họ đã gặp và giao hợp với người Neanderthal, tiếp tục di cư đến khắp nơi trên thế giới, và ở một nơi nào đó ở Đông Nam Á, họ đã gặp và giao hợp với người Denisovan, và tiếp tục đến những mảnh đất xung quanh Đại Tây Dương. Và rồi những dạng người trước đó biến mất, nhưng trong hiện tại một phần của họ vẫn tồn tại trong một số chúng ta -- trong những người sống ngoài châu Phi có khoảng 2.5 phần trăm ADN của họ từ người Neanderthal, và những người sống ở Melanesia có thêm khoảng 5 phần trăm từ người Denisovan.

Vậy điều này có nghĩa là cuối cùng cũng có những sự khác biệt tuyệt đối giữa người sống ngoài châu Phi và người sống trong châu Phi ỡ chỗ những người sống ngoài châu Phi có một phần cũ của loài người tuyệt chủng trong ADN của họ, trong khi những người ở trong châu Phi không có? Thật ra tôi không nghĩ trường hợp là như vậy. Đoán chừng, người cận đại đã xuất hiện ở một nơi nào đó trong châu Phi. Họ đã rải rác khắp nơi trong lục đại này, và có những dạng người cũ hơn, già hơn đã ở đó. Và vì chúng ta giao hợp ở một điểm nào đó, Tôi chắc chắn rằng sẽ có một ngày khi chúng ta sẽ có một bộ thông tin di truyền của những dạng người cũ hơn ở trong châu Phi chúng ta sẽ tìm thấy là họ cũng đã giao hợp với loài người cận đại ban đầu trong châu Phi.

Tóm gọn lại, chúng ta đã đúc kết được những gì từ việc nghiên cứu bộ thông tin di truyền của loài người cận đại và loài người tuyệt chủng? Chúng ta biết được rất nhiều điều, nhưng một điều quan trọng mà tôi thấy cần đề cập là chúng ta là kết quả của sự pha trộn. Chúng ta đã pha trộn với những dạng người cũ hơn, khi chúng ta gặp họ và chúng ta đã pha trộn với nhau từ khi đó.

Cám ơn sự quan tâm của quý vị

Vỗ tay