Khám phá chấn động về DNA có thể viết lại lịch sử Nhật Bản

Suốt nhiều thập kỷ, giới khoa học tin rằng người Nhật Bản chủ yếu là hậu duệ của 2 nhóm người cổ đại: người Jomon sống bằng nghề săn bắn hái lượm đã định cư ở quần đảo này tới hàng nghìn năm, và những người di cư từ phần lục địa Đông Á ở thời điểm sau này (Yayoi), mang kỹ thuật trồng lúa nước và công nghệ mới đến Nhật Bản.

Tuy nhiên, một phân tích di truyền quy mô lớn từ các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Khoa học Y khoa Tích hợp thuộc Viện RIKEN cho thấy bức tranh lịch sử này phức tạp hơn nhiều. Thông qua giải trình tự toàn bộ hệ gen của hơn 3.200 người trên khắp Nhật Bản, đội ngũ nghiên cứu đã tìm thấy bằng chứng ủng hộ sự tồn tại của một nhóm tổ tiên thứ ba có liên hệ với khu vực Đông Bắc Á, nhiều khả năng chính là người Emishi cổ đại.

Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Advances đã củng cố mạnh mẽ cho thuyết "Nguồn gốc tam phân" đang được thảo luận sôi nổi gần đây. Phát hiện này cũng chỉ ra một sự thật bất ngờ khác: Quần thể dân cư Nhật Bản có sự đa dạng về di truyền lớn hơn nhiều so với những nhận định trước đây.

"Người Nhật không hề thuần nhất về mặt di truyền như mọi người vẫn tưởng", ông Chikashi Terao, người đứng đầu nghiên cứu tại RIKEN cho biết. "Phân tích của chúng tôi đã hé lộ cấu trúc quần thể phụ ở quy mô chi tiết, được phân loại rất rõ nét theo vị trí địa lý trên khắp cả nước".

Bản đồ DNA lớn nhất Nhật Bản

Để tìm hiểu sâu hơn về lịch sử di truyền, các nhà nghiên cứu đã phân tích mẫu DNA được thu thập từ 7 vùng, trải dài từ đảo Hokkaido ở phía Bắc đến quần đảo Okinawa ở phía Nam. Đây là một trong những dự án giải trình tự toàn bộ hệ gen lớn nhất từng được thực hiện trên một quần thể dân cư không thuộc châu Âu.

Thay vì dựa vào các phương pháp microarray DNA cũ, đội ngũ sử dụng kỹ thuật giải trình tự toàn bộ hệ gen - phương pháp cho phép đọc gần như toàn bộ 3 tỷ cặp base DNA trong bộ gen của một người. Theo các nhà nghiên cứu, kỹ thuật này cung cấp lượng thông tin gấp khoảng 3.000 lần so với các phương pháp truyền thống.

Các nhà khoa học sau đó đã kết hợp thông tin di truyền với bệnh sử, kết quả chẩn đoán, tiền sử gia đình và các xét nghiệm lâm sàng để xây dựng một cơ sở dữ liệu khổng lồ mang tên "Thư viện Giải trình tự Toàn bộ Hệ gen/Exome Nhật Bản" (JEWEL). Một trọng tâm đặc biệt của dự án là các biến thể di truyền hiếm gặp, bởi chúng có thể lưu giữ những manh mối về mô hình di cư cổ đại và các quần thể tổ tiên đã thất lạc từ lâu.

Nhóm tổ tiên "ẩn mình"

Phân tích đã cho thấy những khác biệt vùng miền rõ rệt tại Nhật Bản:

- Nguồn gốc Jomon: Xuất hiện mạnh mẽ nhất ở Okinawa (chiếm 28,5% mẫu thử), trong khi ở miền Tây Nhật Bản, tỷ lệ này thấp hơn nhiều, chỉ ở mức 13,4%. 

- Mối liên hệ với Trung Hoa: Người dân ở miền Tây Nhật Bản có kết nối di truyền mạnh mẽ hơn với người Hán, phản ánh làn sóng di cư lớn từ lục địa Đông Á trong khoảng thời gian từ năm 250 đến 794 sau Công nguyên. Đây cũng là thời điểm hệ thống chính trị, chữ viết và giáo dục kiểu Trung Hoa lan tỏa khắp Nhật Bản. 

- Người Emishi: Nhóm tổ tiên liên quan đến người Emishi mới được xác định tập trung chủ yếu ở vùng Đông Bắc và giảm dần khi đi về phía Tây.

Những phát hiện này tiếp nối các nghiên cứu DNA cổ đại được công bố năm 2021, vốn là những nghiên cứu đầu tiên đưa ra ý tưởng rằng người Nhật hiện đại có 3 nguồn gốc tổ tiên chính thay vì 2. Các nghiên cứu đó cho rằng, làn sóng di cư thứ 3 trong thời kỳ Kofun đóng vai trò then chốt trong việc hình thành nên nước Nhật hiện đại.

Di sản từ người Neanderthal và Denisovan

Nghiên cứu cũng đi sâu vào các vật chất di truyền thừa hưởng từ người Neanderthal và Denisovan – hai nhóm người cổ đại đã lai huyết với người Tinh khôn từ hàng chục nghìn năm trước. 

Các nhà khoa học ngày càng quan tâm đến việc tại sao một số mảnh DNA cổ đại này vẫn tồn tại trong con người hiện đại trong khi số khác lại biến mất. Trong nhiều trường hợp, những gen thừa hưởng này có liên quan mật thiết tới sức khỏe, khả năng thích nghi hoặc nguy cơ mắc bệnh.

Chẳng hạn, các nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng người Tây Tạng thừa hưởng một biến thể của gen EPAS1 từ người Denisovan, giúp họ tồn tại được ở môi trường vùng cao thiếu oxy. Các nhà khoa học cũng từng xác định DNA nguồn gốc Neanderthal có liên quan đến các biến chứng Covid-19 nghiêm trọng ở một số quần thể.

Nghiên cứu trên hệ gen người Nhật đã xác định được 44 vùng DNA cổ đại vẫn còn tồn tại, trong đó nhiều vùng chỉ có duy nhất ở người Đông Á. Một vùng nguồn gốc Denisovan nằm trong gen NKX6-1 có liên quan đến bệnh đái tháo đường loại 2 và có thể ảnh hưởng đến phản ứng của bệnh nhân đối với các liệu pháp điều trị bằng semaglutide. 

Ngoài ra, 11 đoạn di truyền từ người Neanderthal được tìm thấy có liên quan đến các tình trạng như bệnh động mạch vành, ung thư tuyến tiền liệt và viêm khớp dạng thấp.

Hướng tới y học cá thể hóa

Ngoài việc truy nguyên nguồn gốc, các nhà nghiên cứu tin rằng công trình này cuối cùng sẽ giúp cải thiện chất lượng chăm sóc sức khỏe. 

Minh chứng cho điều này nằm ở việc nhóm nghiên cứu đã xác định được các biến thể có nguy cơ gây hại trong gen PTPRD, có thể liên quan đến bệnh tăng huyết áp, suy thận và nhồi máu cơ tim. Họ cũng tìm thấy các biến thể gây mất chức năng phổ biến trong gen GJB2 và ABCC2, vốn liên quan đến tình trạng mất thính lực và bệnh gan mãn tính.

Ông Terao kỳ vọng việc mở rộng cơ sở dữ liệu JEWEL với nhiều dữ liệu hệ gen của người châu Á hơn sẽ giúp thay đổi thực trạng bấy lâu nay, khi hầu hết các cơ sở dữ liệu di truyền lớn đều tập trung vào người gốc châu Âu. 

"Việc mở rộng nghiên cứu sang quần thể người châu Á là vô cùng quan trọng, để về lâu dài, những kết quả này có thể mang lại lợi ích thiết thực cho chính chúng ta", ông nhấn mạnh.