Con người thông minh hơn nhờ virus “rác”?

Các nhà khoa học thuộc Đại học Y Michigan và Đại học Tufts (Mỹ) vừa phát hiện 19 loại DNA không phải của người (DNA có chứa đoạn gene của virus - virus DNA) và khẳng định sự tồn tại của 17 virus DNA mà các nhà nghiên cứu đã tìm ra trước đây. Kết quả này khiến nhiều người hoang mang: Phải chăng cơ thể chúng ta được tạo nên từ virus?

Các nhà khoa học phát hiện ra rằng bên trong DNA của con người có rất nhiều virus, là dấu tích còn lại của những căn bệnh lây nhiễm do virus từ thời tiền sử (hay còn gọi là virus hoá thạch). Họ cho rằng, 8% số gene người được cấu tạo nên từ virus. Đây là một con số khá lớn nếu biết rằng những gene mã hoá protein chỉ chiếm khoảng hơn 1% tổng số gene người. Vì sao virus lại có thể xuất hiện và trú ngụ trong cơ thể người suốt hơn 6 triệu năm qua?

Theo giải thích của các nhà khoa học, tổ tiên của chúng ta trước đây đã bị nhiễm một loại virus có tên retrovirus. Trong những trường hợp đặc biệt, con virus này đã xâm nhập được vào tinh trùng hoặc trứng rồi chui vào bào thai. Vì vậy, mọi tế bào mới sinh ra trong bào thai đều thừa hưởng DNA có nguồn gốc từ retrovirus trong bộ gene của mình. Cứ thế, tổ tiên loài người truyền virus DNA cho các thế hệ con cháu.

Trong cơ thể, retrovirus hoạt động ra sao? Họ endogenous retrovirus có 3 loại gene chung là gag, env và pol. Gag có tác dụng tạo ra một vỏ bọc trong bảo vệ virus, env giúp virus xâm nhập vào tế bào và pol tạo ra một loại enzyme để truyền gene của virus vào DNA của người.

Lúc đầu, những con virus này vẫn còn mang trong mình “sức mạnh cũ”. DNA của chúng có thể làm phát sinh các loại virus mới. Theo thời gian, chúng mất khả năng tạo ra những loại virus mới và ảnh hưởng tới cơ thể vật chủ. Hiện tượng đột biến cũng khiến cho gene gag không còn làm việc được nữa và virus sẽ chết đi.

Tuy vậy, những con virus chết đi lại vẫn có thể tạo ra những bản copy mới bộ gene của mình và “cài cắm” chúng vào bộ gene vật chủ. Đây cũng là lý do vì sao chúng ta có thể điểm được rất nhiều họ endogenous retroviruse.

Đã có thời retrovirus trong cơ thể người được cho là “rác” vì chúng không đóng góp được gì cho sự tiến hoá của người mà chỉ là kết quả phụ của quá trình tiến hoá. Tuy nhiên hiện nay, quan điểm này đã hoàn toàn thay đổi.

Nghiên cứu gần đây của nhóm tác giả Đại học Lund (Thụy Điển) đã chỉ ra rằng, cùng với quá trình tiến hoá, virus đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong quá trình hoạt động của tế bào. Chính chúng đã khiến cho tế bào não của chúng ta trở nên linh hoạt, giúp con người trở nên thông minh hơn. Những virus mà chúng ta được thừa hưởng từ hàng triệu năm trước đây có vai trò quan trọng trong việc xây dựng hệ thống phức tạp, điển hình của não bộ.

Johan Jakobsson và đồng nghiệp đã nghiên cứu phản ứng của virus và cách thức chúng lây lan bằng các kỹ thuật sinh học phân tử. Họ nhận thấy virus trong não bộ - điển hình là các khối u - thường không thể tạo ra các tế bào thần kinh theo cách mà chúng làm với những mô khác. Điều này chỉ ra rằng virus có thể đóng một vai trò khác và chúng phản ứng theo cách cũng khác trong não.

“Chúng tôi có thể quan sát thấy những virus này đặc biệt linh hoạt trong tế bào não và có một vai trò điều tiết quan trọng. Chúng tôi tin rằng retrovirus có thể giúp giải thích tại sao tế bào não lại linh hoạt và đa nhiệm như vậy” - Johan Jakobsson - người đứng đầu nhóm nghiên cứu cho hay.

Phát hiện này của nhóm nghiên cứu cũng đồng thời mở ra hi vọng về một hướng chữa bệnh não mới có liên quan tới các yếu tố về gene.

“Trước đây, chúng ta mới chỉ tìm kiếm các yếu tố gene thân thuộc - chiếm khoảng 2% số lượng gene người - liên quan tới nhiều loại bệnh; nhưng từ giờ chúng ta cần phải quan tâm tới cả những vật liệu di truyền vốn trước đây bị coi là “rác”, không quan trọng” - Jakobsson nói.

Trong khi đó, các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Utah (Mỹ) phát hiện ra rằng các mảnh virus DNA trong hệ gene của chúng ta đang giữ vai trò điều tiết những gene quan trọng thuộc hệ miễn dịch. Đây được coi là hàng rào bảo vệ đầu tiên của cơ thể chống lại các mầm bệnh - trong đó có virus.

Khi một vài mảnh gene “ngoại lai” này bị tách bỏ, toàn bộ hệ thống miễn dịch sẽ trở nên tê liệt. “Chúng tôi đã chứng minh được một vài virus đã định hình hệ sinh thái của loài người” - TS Cédric Feschotte - đồng tác giả và là giáo sư di truyền học con người nói.

Chẳng hạn, retrovirus-K có khả năng bảo vệ bào thai người bằng cách sản sinh ra một loại protein giúp cản trở virus khác xâm nhập bào thai. Nhau thai cũng được hình thành với sự giúp sức vô cùng to lớn của virus. Quá trình này nhất thiết phải có sự tồn tại của syncytin - một gene được tổng hợp nên từ virus và cũng nhờ nó mà thành tử cung và nhau thai mới dính lại được với nhau. Có thể nói, nếu không có gene syncytin thì khó có thể tưởng tượng được sự tiến hoá của loài người sẽ đi đến đâu!