Phân cổ đại hé lộ điều gì về tổ tiên của chúng ta

(SeaPRwire) –   Ngày xửa ngày xưa, trong một hang động ở phía bắc Durango, Mexico, ai đó đã đi ngoài. Thực tế, đó là khá nhiều người, và những sự kiện này diễn ra trong một khoảng thời gian khá dài — từ khoảng năm 725 SCN đến năm 920 SCN. Nhờ điều kiện khô cằn của hang động, khi các nhà khảo cổ khai quật địa điểm này vào những năm 1950, những khối phân vẫn còn trong tình trạng khá tốt. Khô héo, khô ráo và đầy chất xơ, những mẫu phân này đã cung cấp cho các nhà khoa học cái nhìn có giá trị về loại thực phẩm mà người xưa đã dùng để duy trì sự sống — và những gì đã sống trong đường ruột của họ.

Các trầm tích từ hang động hiện đã được đưa đi nhiều nơi, đến các phòng thí nghiệm khác nhau quan tâm đến việc nghiên cứu chúng. Vào năm 2021, một nhóm cộng tác viên toàn cầu — hoặc được biết đến một cách tinh tế hơn là phân hóa thạch — để xem liệu họ có thể xác định các vi khuẩn trong hệ vi sinh đường ruột của những người đi ngoài hay không.

Giờ đây, trong một nghiên cứu được công bố trên PLoS One, một nhóm các nhà nghiên cứu khác đã xem xét lại DNA lấy từ 10 mẫu phân. Kết quả của họ phần lớn xác nhận một phát hiện trước đó: Những người tạo ra những khối phân này là vật chủ của một bộ sưu tập ký sinh trùng.

Là vật chủ của giun sán

Thông thường, phân mà Drew Capone, tác giả chính của nghiên cứu, làm việc cùng thì tươi hơn nhiều. Là một nhà vi sinh vật học môi trường tại Indiana University, Capone nghiên cứu cách vệ sinh ảnh hưởng đến sức khỏe. Ông nói: “Công việc của chúng tôi đang xem xét: ‘Phân đi vào môi trường như thế nào? Phân ở đâu trong môi trường? Cơ sở hạ tầng ngăn chặn phân đi vào môi trường như thế nào? Và sau đó, những tác động sức khỏe nhi khoa của phân là gì?’”.

Capone và các đồng nghiệp của ông quan tâm đến việc sử dụng các kỹ thuật phát hiện mầm bệnh trong phân hiện đại để áp dụng cho phân cổ đại. Các phương pháp này sàng lọc DNA trong một mẫu để tìm kiếm các gen đặc hiệu là dấu hiệu của các ký sinh trùng như giun kim, cũng như các mầm bệnh do vi khuẩn.

Để chiết xuất DNA đó, các nhà nghiên cứu đã phải lấy mẫu từ phân hóa thạch trong hang động. Việc này khó hơn họ dự kiến: “Chúng tôi phải nghiền nát những khối phân cổ đại này thành bột. Chúng tôi thực sự không thể tách rời từng mảnh,” Capone nói. Họ đã thực hiện quy trình để tìm kiếm các đoạn DNA phù hợp, và nhận được kết quả cho thấy một số mầm bệnh khác nhau có trong phân, bao gồm giun kim, ký sinh trùng nguyên sinh giardia và các loại vi khuẩn gây bệnh khác nhau.

Nhiều mẫu phân cho kết quả dương tính với nhiều sinh vật. Theo kinh nghiệm của Capone, một số lượng lớn mầm bệnh như vậy không phải là hiếm ở những nơi có điều kiện vệ sinh kém, điều này khiến ông nghi ngờ rằng những người đã thải ra những khối phân này nhiều thế kỷ trước cũng ở trong tình huống tương tự.

Tại sao việc lựa chọn kỹ thuật lại quan trọng

Tuy nhiên, có những lý do tại sao hầu hết các phòng thí nghiệm làm việc với DNA cổ đại không còn sử dụng các quy trình này nữa, theo Kirsten Bos và Alexander Hubener, cả hai đều là chuyên gia về DNA cổ đại tại Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology. DNA có xu hướng phân hủy theo thời gian, bị sờn và phân mảnh. Kỹ thuật cũ được sử dụng trong bài báo trên PLoS ONE không kiểm tra các hư hại này, điều đó có nghĩa là khó có thể chắc chắn rằng những gì bạn đang thấy thực sự là DNA cổ đại chứ không phải DNA hiện đại đã xâm nhập vào một cách tình cờ. Các phòng thí nghiệm chuyên về DNA cổ đại có phòng sạch công nghệ cao để giảm thiểu sự nhiễm bẩn. Họ cũng sử dụng giải trình tự thế hệ tiếp theo được tối ưu hóa cho một chất dễ vỡ như vậy. 

Ngoài ra, hầu hết các phòng thí nghiệm sẽ kiểm tra các đầu của mảnh DNA, nơi xảy ra sự sờn đặc trưng, để xác nhận rằng những gì họ đang xem xét thực sự là cổ đại. Với kỹ thuật trong bài báo trên PLoS ONE , “bạn không thể dễ dàng biết liệu những biến đổi hóa học xảy ra trong DNA cổ đại đã diễn ra hay chưa,” Bos nói.

Capone lập luận rằng nhiều sinh vật được thử nghiệm không thể sống lâu bên ngoài đường ruột người, vì vậy nguy cơ nhận được kết quả dương tính giả từ DNA hiện đại được lấy trong quá trình di chuyển của mẫu phân có thể khá nhỏ. Hơn nữa, công việc phòng thí nghiệm DNA cổ đại chuyên biệt có thể tốn kém, và kỹ thuật cũ này dễ tiếp cận hơn.

Hubener, người từng là thành viên của nhóm thực hiện bài báo năm 2021 phân tích mẫu phân từ hang động, cho biết ông hoài nghi về sự trùng khớp với vi khuẩn — những loại này đặc biệt khó xác định trong các mẫu cổ đại bằng kỹ thuật này. Tuy nhiên, với những gì nhóm của ông tìm thấy, và với những gì chúng ta biết về sinh học của ký sinh trùng, ông nói rằng những phát hiện về các ký sinh trùng lớn hơn như giun sán có cơ sở vững chắc hơn. “Đối với tôi, điều đó là đáng tin cậy,” Hubener nói.

Bos nói, điều đặc biệt thú vị sẽ là sử dụng cả kỹ thuật cũ và kỹ thuật mới trên cùng một mẫu. Điều đó sẽ làm rõ những gì kỹ thuật cũ có thể phát hiện đáng tin cậy mà cũng xuất hiện với các quy trình mới hơn, nghiêm ngặt nhất. 

“Đó sẽ là một cách rất tốt để tiến về phía trước,” cô nói.