 |
Đằng sau những món ăn là cả một vũ trụ các phân tử khác nhau. Nguồn: The Conversation |
Khi các nhà khoa học giải mã thành công bộ gene người vào năm 2003, nhiều người kỳ vọng kết quả này sẽ giúp vén màn bí ẩn về bệnh tật. Tuy nhiên, di truyền học chỉ giải thích được khoảng 10% nguy cơ bệnh tật. 90% còn lại liên quan đến môi trường sống, trong đó, chế độ ăn uống đóng một vai trò rất quan trọng.
Trên toàn thế giới, chế độ ăn uống kém lành mạnh có liên quan đến khoảng 1/5 số ca tử vong ở người trưởng thành từ 25 tuổi trở lên. Ở châu Âu, gần một nửa số ca tử vong do tim mạch liên quan đến chế độ ăn uống.
Bất chấp những khuyến cáo về việc cắt giảm chất béo, muối hoặc đường trong hàng thập kỷ, béo phì và các bệnh liên quan đến chế độ ăn uống vẫn tiếp tục gia tăng. Rõ ràng, những gì chúng ta nghĩ về thực phẩm từ trước đến nay đang có vấn đề.
Lâu nay, dinh dưỡng thường được mô tả khá đơn giản: thực phẩm là nhiên liệu và các chất dinh dưỡng là các khối xây dựng của cơ thể. Trong đó, đáng chú ý là protein, carbohydrate, chất béo và vitamin, với tổng số 150 hợp chất đã được khám phá cho đến nay. Nhưng hiện tại, các nhà khoa học ước tính chế độ ăn uống của chúng ta cung cấp hơn 26.000 hợp chất, và hầu hết trong số này vẫn còn là bí ẩn.
Điều này khiến nhiều người liên tưởng đến vật chất tối trong thiên văn học. Các nhà thiên văn học biết rằng vật chất tối chiếm khoảng 27% vũ trụ. Nó không phát xạ hay phản chiếu ánh sáng, nên chúng ta không thể nhìn thấy trực tiếp, song tác động hấp dẫn của vật chất tối cho thấy chắc chắn nó tồn tại.
Khoa học dinh dưỡng cũng đang đối mặt với một vấn đề tương tự. Phần lớn các hợp chất trong thực phẩm vẫn là những ẩn số. Mặc dù tiêu thụ hằng ngày song chúng ta hầu như không biết tác dụng cụ thể của chúng là gì.
Một số chuyên gia gọi những phân tử này là "vật chất tối dinh dưỡng". Cũng giống như vũ trụ chứa đầy những yếu tố bí ẩn, chế độ ăn uống của chúng ta cũng ẩn giấu nhiều hợp chất chưa được khám phá.
"Hiểu biết của chúng ta về ảnh hưởng của chế độ ăn uống đến sức khỏe chỉ giới hạn ở 150 thành phần dinh dưỡng chính", GS. Albert-László Barabási tại Trường Y Harvard, người đã đặt ra thuật ngữ "vật chất tối dinh dưỡng", cho biết. "Nhưng chúng chỉ chiếm một phần nhỏ trong số các chất sinh hóa có trong thực phẩm. Giờ đây, chúng ta phải tìm hiểu về những ‘vật chất tối’ này để mở rộng hiểu biết về những gì chúng ta ăn và tác động của chúng đến sức khỏe con người".
Trong quá trình nghiên cứu về bệnh tật, các nhà khoa học thường xem xét nhiều loại thực phẩm, dù chưa thấy mối liên hệ phù hợp nào [giữa bệnh tật] với các hợp chất đã biết. Vấn đề nằm ở vật chất tối của dinh dưỡng - những hợp chất chúng ta tiêu thụ hằng ngày nhưng chưa được lập bản đồ hoặc nghiên cứu. Một số hợp chất trong số này có thể tăng cường sức khỏe, song số khác có thể làm tăng nguy cơ mắc bệnh. Việc tìm ra tác dụng cụ thể của chúng là một thách thức.
Foodomics
Lĩnh vực foodomics đang tìm cách trả lời câu hỏi này. Đây là lĩnh vực nghiên cứu khoa học thực phẩm và dinh dưỡng thông qua các kỹ thuật về hệ gene học (genomics), nghiên cứu về toàn bộ protein (proteomics), hoạt động của tế bào (metabolomics), sự tương tác giữa gene và chế độ ăn uống (nutrigenomics).
Những phương pháp tiếp cận này giúp các nhà khoa học khám phá sự tương tác giữa chế độ ăn uống với cơ thể, vượt xa cách hiểu thông thường về lượng calo và vitamin.
Chẳng hạn chế độ ăn Địa Trung Hải (nhiều trái cây, rau củ, ngũ cốc nguyên hạt, các loại đậu, các loại hạt, dầu ô liu và cá, hạn chế thịt đỏ và đồ ngọt) nổi tiếng với lợi ích làm giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch.
Nhưng tại sao nó lại hiệu quả? Điểm mấu chốt nằm ở phân tử TMAO (trimethylamine N-oxide), do vi khuẩn đường ruột tạo ra trong quá trình chuyển hóa các hợp chất trong thịt đỏ và trứng. Nồng độ TMAO cao làm tăng nguy cơ mắc bệnh tim mạch. Nhưng một số thực phẩm như tỏi chứa các chất ngăn chặn việc sản xuất TMAO. Đây là một ví dụ cho thấy chế độ ăn uống có thể tác động đến cơ thể như thế nào.
Vi khuẩn đường ruột cũng đóng một vai trò quan trọng. Khi các hợp chất đến ruột kết, vi khuẩn chuyển hóa chúng thành các hóa chất mới có thể ảnh hưởng đến tình trạng viêm, khả năng miễn dịch và quá trình trao đổi chất.
Đơn cử axit ellagic có trong nhiều loại trái cây và hạt, được vi khuẩn đường ruột chuyển hóa thành urolithin. Đây là một nhóm các hợp chất tự nhiên giúp duy trì sức khỏe của ty thể - nhà máy tạo năng lượng để duy trì hoạt động sống của cơ thể.
Điều này cho thấy thực phẩm là một mạng lưới phức tạp về sự tương tác giữa các hóa chất. Một hợp chất có thể ảnh hưởng đến nhiều cơ chế sinh học, từ đó ảnh hưởng đến nhiều cơ chế khác. Chế độ ăn uống thậm chí có thể kích hoạt hoặc bất hoạt gene thông qua ngoại di truyền (epigenetics) - những thay đổi trong hoạt động của gene không xảy ra do những thay đổi trong trình tự DNA.
Lịch sử đã có nhiều minh chứng về vấn đề này. Chẳng hạn, con cái của những người mẹ trải qua nạn đói ở Hà Lan trong Thế chiến II có nhiều khả năng mắc bệnh tim, tiểu đường type 2 và tâm thần phân liệt. Nhiều thập kỷ sau, các nhà khoa học phát hiện hoạt động gene của họ đã bị biến đổi bởi những gì mà người mẹ ăn - hoặc không ăn trong giai đoạn mang thai.
Lập bản đồ vũ trụ thực phẩm
Các dự án như Foodome đang nỗ lực lập danh mục vũ trụ hóa học bí ẩn này. Các nhà khoa học đã liệt kê hơn 130.000 phân tử, tìm ra mối liên hệ giữa các hợp chất trong thực phẩm với protein của con người, vi khuẩn đường ruột và bệnh tật. Dự án hướng đến việc xây dựng một bản đồ về sự tương tác của chế độ ăn uống với cơ thể và xác định phân tử nào thực sự quan trọng đối với sức khỏe.
Thông qua việc tìm hiểu về vật chất tối dinh dưỡng, các nhà khoa học hy vọng có thể trả lời những câu hỏi từ lâu đã làm đau đầu ngành khoa học dinh dưỡng. Tại sao một số chế độ ăn uống hiệu quả với một số người nhưng lại không có tác dụng với những người khác? Tại sao thực phẩm nhiều lúc có khả năng ngăn ngừa, và đôi khi lại thúc đẩy bệnh tật? Chúng ta có thể sử dụng những phân tử thực phẩm nào để phát triển các loại thuốc mới, hoặc thực phẩm mới?
Tất cả vẫn đang ở giai đoạn bắt đầu. Song giờ đây, chúng ta đã có một góc nhìn rõ ràng hơn - thức ăn trên đĩa không chỉ là calo và chất dinh dưỡng, mà còn là một bức tranh hóa học rộng lớn mà chúng ta mới chỉ bắt đầu khám phá. Cũng giống như việc lập bản đồ vật chất tối vũ trụ đang thay đổi cách chúng ta nhìn nhận vũ trụ, việc khám phá vật chất tối dinh dưỡng có thể thay đổi cách chúng ta ăn uống, điều trị bệnh tật và những hiểu biết về sức khỏe.
Nguồn: The Conversation, New Scientist
Bài đăng KH&PT số 1361 (số 37/2025)
Ngọc Mai tổng hợp