Sản xuất bởi: Science Popularization China
Sản xuất bởi: Liu Yanhu (Viện Động vật học Côn Minh, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc)
Nhà sản xuất: Trung tâm thông tin mạng máy tính, Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc
Như câu tục ngữ đã nói, miền Nam ngọt, miền Bắc mặn, miền Đông cay, miền Tây chua, mỗi người đều có sở thích riêng. Trong thế giới phức tạp này, người dân ở các vùng khác nhau có thói quen ăn uống khác nhau. Còn những chú chó sống và ăn cùng con người thì sao? Ví dụ, họ có uống sữa không?
Vào thời kỳ đồ đá mới, cách đây khoảng 11.000 đến 10.000 năm, gia súc đã được con người thuần hóa ở Trung Đông và gia súc nhà xuất hiện từ đó trở đi. Gia súc được chăn nuôi tại Hy Lạp cổ đại cách đây 8.400 năm và Trung Âu cách đây 7.500 năm.
Bò và sữa (Nguồn ảnh: Veer Gallery)
Gia súc có thể giúp con người lao động và nâng cao hiệu quả lao động. Đồng thời, chúng còn cung cấp cho con người những nhu cầu thiết yếu và thực phẩm hàng ngày như thịt, sữa và da bò.
Tuy nhiên, khi gia súc lần đầu được thuần hóa hoặc đưa sang châu Âu, người lớn tại địa phương không được phép uống trực tiếp một lượng lớn sữa vì điều này có thể gây ra chứng không dung nạp lactose.
Không dung nạp lactose là gì?
Lactose là loại đường chính trong sữa và cần được phân hủy bởi lactase trước khi có thể được hấp thụ. Trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ có vú có lượng lớn lactase được tiết ra trong ruột nên chúng có thể sử dụng sữa mẹ làm thức ăn chính.
Tuy nhiên, hầu hết động vật có vú đều thiếu lactase trong ruột sau khi trưởng thành. Đường lactose bị phân hủy bởi vi khuẩn trong ruột, tạo ra một lượng lớn khí, gây ra các triệu chứng như đầy bụng, đau bụng và tiêu chảy. Đây là chứng không dung nạp lactose.
Làm thế nào để tránh chứng không dung nạp lactose?
Ngay từ bảy ngàn năm trước, tổ tiên loài người đã đưa ra câu trả lời. Họ đã phát minh ra phô mai. Trong quá trình làm phô mai, hầu hết lượng lactose sẽ được lọc hoặc phân hủy bởi các vi sinh vật, giúp cho phô mai thành phẩm vừa ngon vừa an toàn.
Lịch sử lan truyền văn hóa thực phẩm từ sữa sang Châu Âu (Nguồn: Cuộc cách mạng sữa)
Nghiên cứu phát hiện ra rằng tỷ lệ dung nạp lactase cao hơn ở người Bắc Âu, trong khi tỷ lệ này thấp hơn một chút ở người Trung Đông và Nam Âu, và tỷ lệ này thấp nhất ở những người không du mục ở Châu Á và Châu Phi. Tại sao lại thế?
Khoảng bốn nghìn năm trước, gen lactase của người dân châu Âu bị đột biến, dẫn đến lượng lớn lactase trong ruột của người lớn châu Âu, cho phép họ uống một lượng lớn sữa như trẻ sơ sinh.
Sữa cung cấp cho con người nhiều chất dinh dưỡng và nước, và những người mang đột biến này có nhiều khả năng sống sót hơn, khiến tần suất đột biến này tiếp tục gia tăng trong dân số châu Âu. Đây là tác động của chọn lọc tích cực.
Tuy nhiên, trong cộng đồng Đông Á hiện nay, phần lớn người lớn không có đột biến này. Lúc này, nhiều người muốn nói rằng: “Không đúng, tôi ngày nào cũng uống sữa, tại sao tôi lại không có triệu chứng không dung nạp lactose?”
Trên thực tế, những người không dung nạp lactose không hoàn toàn không thể uống sữa, nhưng họ không thể uống một lượng lớn sữa. Liều lượng thường dùng cho các thí nghiệm về chứng không dung nạp lactose là 50g lactose trong một cốc nước, tương đương với việc uống 1 lít sữa mỗi lần.
Tỷ lệ người lớn dung nạp lactase (Nguồn: The milk revolution)
Theo chân chủ nhân, những chú chó ngày càng quen với việc uống sữa
Nhưng bạn có biết không? Không chỉ người dân ở châu Âu và châu Á có mức độ dung nạp lactose khác nhau mà chó ở châu Âu và châu Á cũng có khẩu vị khác nhau, trong đó chó nhà châu Âu thích nghi hơn với chế độ ăn sữa.
Nguồn hình ảnh: Được thực hiện bởi tác giả
Trên thực tế, điều này có liên quan chặt chẽ đến thói quen ăn uống của người châu Âu!
Trước khi thức ăn cho chó được phát minh, chó thường ăn những gì chủ của chúng ăn, vì vậy những chú chó sống ở châu Âu sẽ uống nhiều sữa hơn.
Gần đây, nhóm nghiên cứu do Viện sĩ Trương Á Bình từ Viện Động vật học Côn Minh, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, nhóm nghiên cứu do Vương Quốc Đông từ Vương quốc Anh và nhóm nghiên cứu do Lương Bân từ Đại học Vân Nam đứng đầu đã phát hiện ra rằng gen lactase cũng chịu sự chọn lọc tích cực ở chó nhà châu Âu và xác nhận rằng đột biến ở chó châu Âu làm tăng biểu hiện của lactase, từ đó khiến chó châu Âu quen với việc uống sữa.
Những kết quả này cho thấy rằng chó và người châu Âu đã trải qua quá trình tiến hóa giống nhau hoặc tương tự nhau khi ăn sữa, điều này đòi hỏi chúng ta phải đưa ra khái niệm "tiến hóa hội tụ".
Chó và người: Sự tiến hóa hội tụ thông qua tình bạn đồng hành
Tiến hóa hội tụ đề cập đến hiện tượng các loài khác nhau tiến hóa các đặc điểm kiểu hình hoặc cấp độ phân tử tương tự nhau để thích nghi với môi trường sống tương tự.
Ngoài khía cạnh tiêu hóa mà chúng ta đã nói đến, chó và người thực sự có sự tiến hóa hội tụ ở nhiều khía cạnh như chuyển hóa năng lượng và thần kinh. Ví dụ, quá trình thuần hóa từ chó sói thành chó đi kèm với những thay đổi về thói quen ăn uống.
Mười ngàn năm trước, tổ tiên loài người chủ yếu sống bằng nghề săn bắt động vật và hái lượm trái cây hoang dã. Với sự xuất hiện của nông nghiệp, lối sống săn bắt hái lượm của hầu hết con người dần được thay thế bằng xã hội nông nghiệp. Trong quá trình chuyển đổi này, cả người và chó đều dần thích nghi với thức ăn giàu tinh bột.
Nguồn hình ảnh: Veer Gallery
Các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng những người chủ yếu ăn chế độ ăn nhiều tinh bột có nhiều bản sao gen amylase nước bọt AMY1 hơn và biểu hiện nhiều amylase hơn để tiêu hóa tốt hơn các thực phẩm giàu tinh bột.
Chó cũng có kiểu hình tương tự. Những con chó ở những khu vực có nền nông nghiệp phát triển sớm hơn có nhiều bản sao gen amylase tuyến tụy AMY2B hơn và mức độ biểu hiện gen cao hơn.
Trong hàng chục ngàn năm qua, loài chó nhà đã dần tiến hóa từ loài sói xám ở Âu Á thành loài chó ngoan ngoãn bầu bạn cùng con người. Để đáp ứng sở thích và nhu cầu khác nhau của chủ nhân, hơn 400 giống chó hiện đại với nhiều hình dáng khác nhau đã được lai tạo trong 200 năm qua.
Trên thực tế, ngoài sự tiến hóa hội tụ về tiêu hóa giữa chó và người, nhiều loài động vật còn thể hiện sự tiến hóa hội tụ ở cấp độ kiểu hình, sinh lý và phân tử, đây là hiện tượng phổ biến trong tự nhiên.
Hai loài có kiểu hình cực kỳ giống nhau có thể có quan hệ họ hàng rất xa. Ví dụ, cá voi sống ở đại dương có ngoại hình tương tự cá, nhưng chúng là động vật có vú.
Cá voi có hệ thống sonar phát triển tốt và chủ yếu dựa vào định vị bằng tiếng vang khi chúng hoạt động. Điều tương tự cũng đúng với loài dơi định vị bằng sóng âm, thường được nhìn thấy vào buổi tối. Dơi định vị bằng sóng siêu âm phát ra sóng siêu âm bằng miệng và tiếp nhận sóng âm phản xạ bằng tai để định vị bằng sóng siêu âm. Điều này cho thấy cá voi và dơi định vị bằng sóng âm có sự tiến hóa hội tụ trong khả năng định vị bằng sóng âm. Ở cấp độ phân tử, các vị trí đột biến tiến hóa hội tụ cũng được tìm thấy trong các gen liên quan đến định vị bằng tiếng vang Prestin, Cdh23 và Otof.
Cuối cùng, chúng ta hãy cùng xem những chú chó có thể “học cách uống sữa từ chủ” có những đặc điểm độc đáo nào so với các loài động vật khác?
Một chú chó đang uống sữa (Nguồn ảnh: Veer Gallery)
Trước hết, chó nhà có mối quan hệ gần gũi với con người và môi trường sống của chúng cũng tương tự như con người nhất. Nghiên cứu cơ chế di truyền về khả năng thích nghi với môi trường của chó nhà cung cấp tài liệu tham khảo quan trọng để phân tích quá trình tiến hóa thích nghi của con người.
Thứ hai, chó nhà cũng là vật mẫu bệnh quan trọng. Trong số 809 căn bệnh hoặc đặc điểm được biết đến ở chó nhà, 503 căn bệnh là mô hình động vật tiềm năng để nghiên cứu các đặc điểm hoặc bệnh tật của con người. Trong số đó, nhiều khối u mà chó mắc phải rất giống với khối u ở người về mặt hình thái mô học, di truyền khối u, hành vi sinh học và phản ứng với các phương pháp điều trị truyền thống. Cùng với số lượng lớn chó, nó cung cấp một mô hình tuyệt vời để nghiên cứu sự xuất hiện và tiến triển của khối u cũng như sự phát triển của thuốc.
Hiện nay, nghiên cứu về cơ chế di truyền của quá trình tiến hóa thích nghi và bệnh tật ở chó nhà chủ yếu tập trung vào giai đoạn phát hiện các gen liên quan, còn thiếu nghiên cứu về cách gen ảnh hưởng đến kiểu hình. Nghiên cứu về chó nhà vẫn cần có sự nỗ lực chung của các nhóm đa ngành và sự tham gia tích cực của mọi thành phần trong xã hội.
Tài liệu tham khảo:
[1] Arendt M và cộng sự. 2016. Sự thích nghi với chế độ ăn của chó phản ánh sự phát triển của nền nông nghiệp thời tiền sử. Di truyền. 117:301-306.
[2] Curry A. 2013. Khảo cổ học: Cuộc cách mạng sữa. Thiên nhiên. 500:20-22.
[3] Lý Y và cộng sự. 2010. Gen thính giác Prestin thống nhất loài dơi và cá voi có khả năng định vị bằng tiếng vang. Tiểu sử hiện tại. 20:R55-R56
[4] Ostrander EA và cộng sự. 2017. Lịch sử nhân khẩu học, quá trình chọn lọc và tính đa dạng chức năng của bộ gen chó. Mục sư Genet. 18:705-720.
[5] Perry GH và cộng sự. 2007. Chế độ ăn uống và sự tiến hóa của biến thể số lượng bản sao gen amylase ở người. Nat Genet. 39:1256–1260.
[6] Schoenebeck JJ và Ostrander EA. 2014. Thông tin chi tiết về hình thái và bệnh tật từ dự án bộ gen chó. Annu Rev Cell Dev Biol.30:535-560
[7] Shen YY và cộng sự. 2012. Sự tiến hóa song song của gen thính giác định vị bằng tiếng vang ở dơi và cá voi có răng. Theo PLoS Genet. 8:e1002788.
[8] Nuốt DM. 2003. Di truyền của tình trạng tồn tại lactase và không dung nạp lactose. Mục sư Annu Genet. 37:197-219.
[9] Tishkoff SA và cộng sự. 2006. Sự thích nghi hội tụ của khả năng duy trì lactase ở người tại Châu Phi và Châu Âu. Nat Genet. 39:31-40.
[10] Vương GD và cộng sự. 2013. Hệ gen của quá trình chọn lọc ở chó và sự tiến hóa song song giữa chó và người. Cộng đồng quốc gia. 4:1860.
[11] https://omia.org/home/
