Những lọn tóc xoăn trên đầu từng là một lợi thế tiến hóa để phát triển bộ não con người lớn hơn, theo một nghiên cứu mới được công bố trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Mỹ (PNAS) vào tháng 6/2023.
Nghiên cứu này cũng cho thấy, tóc xoăn giúp bảo vệ da đầu tránh khỏi bức xạ Mặt trời tốt hơn và nó không áp sát vào da đầu khi bị ướt – một lợi ích không nhỏ trong thời tiết nắng nóng có thể khiến con người đổ mồ hôi, giống như điều kiện khí hậu mà tổ tiên hominin (họ người) của chúng ta ở châu Phi đã trải qua hàng triệu năm trước.
“Não là một cơ quan lớn và nhạy cảm với nhiệt độ, đồng thời cũng tạo ra rất nhiều nhiệt”, Tina Lasisi, thành viên của nhóm nghiên cứu tại Đại học Bang Pennsylvania (Mỹ), giải thích. “Vì vậy, tóc xoăn có thể đóng một vai trò rất quan trọng về mặt tiến hóa – đặc biệt là trong khoảng thời gian kích thước não của con người đang phát triển”.
Thí nghiệm kiểm chứngLasisi và các cộng sự đã tìm hiểu vai trò của tóc trong việc điều chỉnh nhiệt độ da đầu dưới ánh nắng trực tiếp, bằng cách sử dụng các bộ tóc giả khác nhau đội trên đầu một hình nộm.
Nhóm nghiên cứu sử dụng điện để làm nóng hình nộm cho đến khi nhiệt độ của nó ngang bằng với nhiệt độ trung bình trên da của con người (khoảng 35°C). Sau đó họ đặt hình nộm trong một đường hầm gió có kiểm soát, nhằm phân tích lượng nhiệt truyền giữa da của hình nộm và môi trường xung quanh.
Ba bộ tóc giả được làm từ tóc đen của người Trung Quốc, trong đó có một bộ tóc thẳng, một bộ tóc xoăn vừa phải và một bộ tóc xoăn cuộn chặt. Điều này giúp các nhà khoa học có thể quan sát kết cấu tóc ảnh hưởng như thế nào đến việc tăng và giảm nhiệt trên da đầu. Họ cũng tính toán sự mất nhiệt ở các tốc độ gió khác nhau sau khi làm ướt tóc giả để mô phỏng quá trình đổ mồ hôi.
Nhóm nghiên cứu phát hiện trong các điều kiện khí hậu điển hình ở khu vực xích đạo thuộc châu Phi – nơi tiến hóa của hominin – tất cả các loại tóc đều có tác dụng bảo vệ da đầu tránh khỏi tác hại của ánh nắng Mặt trời. Tuy nhiên, loại tóc xoăn cuộn chặt có tác dụng bảo vệ tốt nhất và giảm thiểu việc đổ mồ hôi.
Lợi thế tiến hóa?Xích đạo châu Phi là nơi có khí hậu rất nóng. Trong quá trình con người tiến hóa để đứng thẳng, da đầu và đỉnh đầu của họ tiếp nhận lượng bức xạ Mặt trời dưới dạng nhiệt ngày càng lớn. Não rất nhạy cảm với nhiệt và nó cũng tạo ra nhiệt.Nhiệt độ quá cao có thể dẫn đến các tình trạng nguy hiểm như say nắng.
Vì vậy, tóc xoăn trên đầu – kiểu hình phổ biến ở nhiều quần thể người châu Phi – là một trong những đặc điểm tiến hóa quan trọng giúp giảm lượng nhiệt nhận được từ Mặt trời, từ đó giữ cho cơ thể mát mẻ hơn.
Khi người tiền sử tiến hóa và rụng nhiều lông trên cơ thể, họ đã phát triển các tuyến mồ hôi hoạt động hiệu quả để giữ mát, nhưng việc đổ mồ hôi lại gây ra hiện tượng mất nước và các chất điện giải. “Tóc trên đầu là một cơ chế giúp con người hạn chế những tác động tiêu cực của việc đổ mồ hôi. Đây là điều rất quan trọng đối với với tổ tiên hominin của chúng ta”, Lasisi nhận định.
Nhóm nghiên cứu đề xuất rằng các gene gây ra tóc xoăn đã phát sinh sớm hơn nhiều trong quá trình tiến hóa của con người, có thể là khoảng 2 triệu năm trước – lúc đó Homo erectus là loài chiếm ưu thế. Khi bộ não của hominin dần trở nên lớn hơn, các gene tạo ra tóc xoăn đã mang lại lợi thế cho những người sở hữu chúng.
“Khoảng 2 triệu năm trước, Homo erectus là loài có cấu trúc thể chất giống như chúng ta nhưng kích thước não nhỏ hơn.Sau quá trình tiến hóa khoảng 1 triệu năm, bộ não hominin đã có kích thước tương đương với bộ não hiện nay. Sự tồn tại của tóc – đặc biệt là tóc xoăn – đã khắc phục một số hạn chế về mặt thể chất, cho phép bộ não của con người phát triển ngày càng lớn”, Lasisi nhận định.
Các đột biến gene gây ra tóc xoăn trước khi người tinh khôn Homo sapiens rời châu Phi cũng mang lại cho họ những lợi thế nhất định trong quá trình lan rộng khắp thế giới và dần thay thế các loài hominin khác như Neanderthal và Denisovan – những loài đã tuyệt chủng cách đây khoảng 40.000 năm.
Tuy nhiên, vào thời điểm muộn hơn trong quá trình tiến hóa của con người, tóc xoăn dần mất đi lợi thế và tóc thẳng trở thành kiểu hình phổ biến thông qua các kiểu chọn lọc di truyền khác nhau.
“Khi đã sở hữu bộ não lớn, người tiền sử có nhiều giải pháp để thích nghi với khí hậu nắng nóng, chẳng hạn như sinh sống tại khu vực có nguồn nước dồi dào. Vào thời điểm đó, có lẽ không còn áp lực chọn lọc tự nhiên mạnh mẽ dành cho tóc xoăn”, Lasisi nhận định.
Lasisi cho biết giai đoạn tiếp theo của nghiên cứu sẽ là tìm kiếm các bằng chứng di truyền có thể ủng hộ lý thuyết này.
“Đầu tiên, chúng ta cần biết thêm về con người hiện đại, chẳng hạn như các gene nào liên quan đến hình thái tóc”, Lasisi nói. “Và bước thứ hai sẽ là hợp tác với những người làm công tác DNA cổ đại, để xem liệu những gene này có xuất hiện ở người nguyên thủy hay không”.
Niccolo Caldararo, nhà nhân chủng học tại Đại học San Francisco (Mỹ), lưu ý rằng đây là một chủ đề nghiên cứu phức tạp với nhiều yếu tố bí ẩn. Ví dụ, tóc trắng phản xạ ánh sáng có khả năng hạn chế tác động của ánh nắng Mặt trời tốt hơn so với tóc đen hấp thụ nhiệt. Nhưng tại sao con người không phát triển tóc trắng ngay từ đầu?
Kurt Stenn, tác giả của cuốn sách Hair: A Human History (Tóc: Lịch sử Nhân loại), cho biết nghiên cứu của Lasisi và các đồng nghiệp khá hấp dẫn. Nó đặt ra một số câu hỏi mới và thú vị về sự tiến hóa của tóc người. Những câu hỏi này có thể gây tranh cãi, nhưng chúng đáng được nghiên cứu thêm. Tuy nhiên, ông cho rằng các nhà nghiên cứu cũng nên xem xét hình dạng và mật độ của tóc trên đầu người.
Ví dụ, tóc của người châu Á được sử dụng trong nghiên cứu của Lasisi và cộng sự có xu hướng tròn ở mặt cắt ngang, do đó hấp thụ nhiều nhiệt hơn so với một số kiểu tóc của người châu Phi, nơi mỗi sợi tóc có hình dạng giống như một dải ruy băng dài và dễ cuộn tròn (xoăn) hơn.
Nhà sinh vật học tiến hóa Elizabeth Tapanes tại Đại học California San Diego, cho biết đây là một bước tiến lớn trong việc lý giải nguyên nhân chúng ta có nhiều tóc trên đầu. Các nghiên cứu của cô về loài vượn cáo sifakas cũng cho kết quả tương tự.
Sifakas là những động vật leo núi và nhảy theo phương thẳng đứng, vì vậy chúng thường đứng thẳng với đầu hướng về phía Mặt trời. Tapanes nhận thấy chúng có nhiều lông trên da đầu và ít lông trên cơ thể hơn trong môi trường nóng ẩm.