Gene thừa hưởng từ người Neanderthal làm tăng độ nhạy với đau đớn

Những người được thừa hưởng các đột biến của sợi thần kinh từ loài người cổ đại có xu hướng trải qua sự đau đớn lớn hơn những người khác.

Người Neaderthal đã trải qua cuộc sống khắc nghiệt khắp miền Tây lục địa Á-Âu trong kỷ băng hà, săn voi ma mút, bò bison và những loài thú nguy hiểm khác.

Mặc dù vẻ ngoài thô kệch và bù xù, người Neanderthal lại mang khuynh hướng sinh học nhạy cảm với đau đớn, đó là kết luận dựa trên bằng chứng về bộ gene công bố trên Current Biology ngày 23/7. Các nhà di truyền học tiến hóa phát hiện những họ hàng cổ đại này mang ba đột biến mã hóa protein NaV1.7 dẫn truyền cảm giác đau đến tủy sống và não. Họ cũng chỉ ra một trường hợp là người Anh, được thừa hưởng phiên bản NaV1.7 của người Neanderthal, có xu hướng trải qua nhiều nỗi đau hơn người khác. “Với tôi, đây là ví dụ đầu tiên về cách chúng ta nắm bắt một ý tưởng về sinh lý của người Neanderthal bằng cách sử dụng mô hình trung gian về gene là người hiện đại,” Svante Pääbo từ Viện Max Planck về Khảo cổ học tiến hóa ở Leipzig, người dẫn dắt nghiên cứu cùng Hugo Zeberg từ Viện Karolinska ở Stockholm, cho biết.

Các nhà nghiên cứu chỉ có thể tiếp cận một số bộ gene của người Neaderthal và việc hầu hết chúng được giải trình tự ở độ phân giải thấp khiến cho việc xác định các đột biến phát sinh sau khi người Neaderthal tách khỏi nhánh tiến hóa của loài người cách đây 500,000 – 750,000 năm gặp khó khăn. Trong vài năm gần đây, Pääbo và cộng sự đã tạo ra 3 bộ gene người Neanderthal chất lượng cao từ DNA trong các hang động ở Croatia và Nga, qua đó cho phép họ tự tin xác định các đột biến có lẽ phổ biến ở người Neanderthal nhưng hiếm gặp ở loài người.

Đột biến ở gene SCN9A mã hóa cho protein NaV1.7 nổi bật lên vì tất cả người Neanderthal đều mang ba đột biến làm thay đổi hình dạng của protein. Phiên bản đột biến ở gene này được xác định trên hai nhiễm sắc thể của cả ba người Neanderthal, gợi ý rằng đột biến này phổ biến trên cả quần thể.

NaV1.7 hoạt động trên các sợi thần kinh của cơ thể, nơi nó liên quan đến việc kiểm soát tín hiệu đau nào và cường độ bao nhiêu được truyền đến tủy sống và não. “Có thể coi nó như núm chỉnh âm lượng của các sợi thần kinh.” Zeberg ví von. Một số người mang đột biến cực kỳ hiếm gặp làm bất hoạt protein này nên họ không có cảm giác đau, trong khi những đột biến khác có thể khiến con người phải chịu các cơn đau mãn tính.

Để tìm hiểu các đột biến làm biến đổi sợi thần kinh của người Neanderthal như thế nào, Zeberg cho biểu hiện protein NaV1.7 trên ếch và tế bào thận của người để mô tả cách chúng kiểm soát các xung thần kinh. Protein hoạt động mạnh hơn trong các tế bào mang cả ba đột biến so với các tế bào không mang đột biến. Trên các sợi thần kinh, điều này nghĩa là ngưỡng tối thiểu để dẫn truyền tín hiệu đau bị giảm xuống.

Sau đó, ông và Pääbo tìm kiếm những người mang protein NaV1.7 phiên bản Neanderthal. Khoảng 0.4% người tham gia cơ sở dữ liệu sinh học gồm nửa triệu công dân Anh (UK Biobank) được ghi nhận có các triệu chứng đau mang một đột biến. Không ai cùng lúc mang hai đột biến (trên cả hai nhiễm sắc thể) như người Neanderthal. Những người này dường như được ghi nhận về đau nhiều hơn khoẳng 7% so với người khác.

Cedric Boeckx, nhà khoa học thần kinh tại Viện Nghiên cứu Cao cấp Catalan ở Barcelona, nói rằng đây là một nghiên cứu tuyệt vời, cho thấy các khía cạnh sinh lý của người Neanderthal có thể được tái tạo dựa vào nghiên cứu trên người hiện đại. Trong một nghiên cứu năm 2019, Boeckx đánh dấu ba protein khác liên quan đến tiếp nhận đau khác nhau giữa người hiện đại và Neanderthal. Những biến đổi thế này có thể chỉ ra những khác biệt thầm lặng giữa hai loài. 

Pääbo và Zebẻg lưu lý rằng phát hiện của họ không nhất thiết có nghĩa là người Neanderthal có cảm giác đau nhiều hơn người hiện đại. Cảm giác được dẫn truyền bởi NaV1.7 sau đó được xử lý và hiệu chỉnh tại tủy sống và não, cũng góp vai trò vào trải nghiệm đau chủ quan.

Chưa rõ liệu những đột biến này có đem lại lợi ích gì không. Quần thể Neanderthal có dân số nhỏ và mức đa dạng di truyền thấp, là điều kiện giúp các đột biến có hại tồn tại được. Nhưng Pääbo cảm giác rằng chúng lại là sản phẩm của chọn lọc tự nhiên, nên ông dự định sẽ giải trình tự bộ gene của 100 người Neanderthal để đưa ra câu trả lời thỏa đáng. □

Cao Chiến lược dịch
Nguồn: https://media.nature.com/lw800/magazine-assets/d41586-020-02202-x/d41586-020-02202-x_18205060.jp