Giới thiệu
Các vi chất dinh dưỡng là những khoáng chất mà cơ thể con người cần với lượng rất nhỏ, thường được đo bằng microgam hoặc miligam. Mặc dù số lượng nhỏ, tầm quan trọng của chúng không thể phủ nhận — những yếu tố này là nền tảng của các chức năng sinh lý quan trọng như trao đổi chất, đáp ứng miễn dịch, phát triển và sửa chữa tế bào. Ngoài vai trò quan trọng đối với sức khỏe, nghiên cứu mới nổi lên cho thấy các vi chất dinh dưỡng cũng đã đóng một vai trò quan trọng trong việc định hình cấu trúc di truyền của chúng ta qua quá trình tiến hóa của con người.
Ngày 10 tháng 9 năm 2025, một nghiên cứu mang tính đột phá được công bố trên tạp chí The American Journal of Human Genetics (Cell Press) đã làm sáng tỏ cách các quần thể con người cổ đại trên toàn thế giới đã thích nghi di truyền với sự thay đổi về sự có sẵn các vi chất dinh dưỡng ở từng khu vực — đặc biệt là sắt, canxi, kẽm, selen, iốt, magiê và các chất khác. Nghiên cứu do Jasmin Rees, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học Pennsylvania và cựu nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học London, dẫn đầu, đại diện cho phân tích toàn cầu toàn diện đầu tiên điều tra cách nhiều vi chất dinh dưỡng đã thúc đẩy sự thích nghi tiến hóa của con người.
Vai trò quan trọng của các vi chất dinh dưỡng trong sức khỏe và sự tiến hóa của con người
Các vi chất dinh dưỡng, bao gồm các khoáng chất như sắt, canxi, kẽm và selen, là các yếu tố đồng vận thiết yếu trong nhiều con đường sinh hóa. Thiếu hụt hoặc dư thừa có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự phát triển, khả năng miễn dịch, sự phát triển trí não và sự sống còn tổng thể. Các tác giả của nghiên cứu nhấn mạnh rằng hàm lượng các khoáng chất này trong thực phẩm phụ thuộc đáng kể vào thành phần khoáng chất của đất địa phương. Ở nhiều vùng trên thế giới trước khi có các chất bổ sung dinh dưỡng hiện đại và thực phẩm bổ sung, các quần thể con người phải đối mặt với tình trạng thiếu hụt hoặc dư thừa các chất dinh dưỡng quan trọng do môi trường địa lý của họ.
Ví dụ, ở một số vùng rừng nhiệt đới châu Phi, thiếu hụt iốt — gây ra bởi đất nghèo iốt — đã dẫn đến bệnh bướu cổ, một tình trạng được đánh dấu bằng sự phình to tuyến giáp. Áp lực môi trường như vậy có thể tạo ra lực chọn lọc trên bộ gen con người nếu nó kéo dài và nghiêm trọng đủ.
Điều tra dấu vết di truyền của sự thích nghi vi chất dinh dưỡng
Jasmin Rees và các cộng sự nhằm giải mã ảnh hưởng tiến hóa này bằng cách tập trung vào các gen liên quan đến hấp thu, vận chuyển và sử dụng của 13 khoáng chất thiết yếu. Nghiên cứu của họ phân tích chuỗi gen từ hơn 900 cá nhân đại diện cho 40 quần thể đa dạng trên toàn cầu, theo dõi các thay đổi thích nghi theo thời gian.
Các nhà nghiên cứu đã xem xét 276 gen liên quan đến sinh học vi chất dinh dưỡng, bao gồm các gen điều chỉnh chuyển hóa sắt, kênh canxi, vận chuyển kẽm và enzym selen. Phạm vi này cho phép cái nhìn toàn cảnh về cách các môi trường khoáng chất đa dạng đã ảnh hưởng đến các bộ gen con người.
“Theo kiến thức của chúng tôi, đây là nghiên cứu toàn cầu có hệ thống đầu tiên khám phá cách nhiều vi chất dinh dưỡng đã thúc đẩy sự thích nghi của con người,” Rees phát biểu.
Kết quả chính: Bằng chứng về sự thích nghi di truyền cụ thể theo quần thể
Phân tích đã tiết lộ rằng mỗi một trong 13 vi chất dinh dưỡng được nghiên cứu đã để lại dấu hiệu thích nghi di truyền trong ít nhất một quần thể. Những kết quả này khẳng định rằng sự có sẵn khoáng chất địa phương đã tạo ra áp lực tiến hóa trong quá khứ, tạo nên các biến thể di truyền giúp các quần thể sống sót trong tình trạng thiếu hụt hoặc độc hại của các chất dinh dưỡng.
Ví dụ, ở các vùng đất nghèo iốt ở Trung Mỹ, đặc biệt là trong dân tộc Maya, các nhà nghiên cứu đã xác định các thích nghi đáng kể trong các gen điều chỉnh chuyển hóa iốt. Các biến thể này có thể đã tiến hóa để giảm thiểu tác động bất lợi của sự thiếu hụt iốt trong chế độ ăn uống.
Trái lại, ở một số vùng Nam Á nơi mức độ magiê trong đất cực kỳ cao, hai gen liên quan đến hấp thu và điều chỉnh magiê đã hiển thị các biến thể chọn lọc. Các nhà nghiên cứu đề xuất rằng những thay đổi di truyền này có thể bảo vệ cư dân khỏi độc tính magiê.
Những dấu hiệu di truyền cụ thể theo quần thể này làm nổi bật các động lực tiến hóa phức tạp nơi môi trường, chế độ ăn uống và sinh học con người đan xen.
Ý nghĩa rộng lớn: Vi chất dinh dưỡng, môi trường và sức khỏe cộng đồng
Hiểu rõ cách sự có sẵn vi chất dinh dưỡng đã ảnh hưởng đến sự thích nghi di truyền mang lại những hiểu biết quý giá cho các thách thức sức khỏe hiện đại. Biến đổi khí hậu, chặt phá rừng và nông nghiệp cường độ cao ngày càng thay đổi thành phần đất và chu trình chất dinh dưỡng trên toàn thế giới, gây rủi ro mất cân bằng vi chất dinh dưỡng mới.
Rees nhấn mạnh rằng việc xác định các quần thể đã bị định hình bởi áp lực vi chất dinh dưỡng cụ thể trong lịch sử có thể giúp xác định các nhóm dễ bị tổn thương do các thiếu hụt hoặc độc hại dinh dưỡng mới. Ví dụ, các cộng đồng tiến hóa dưới tình trạng thiếu hụt iốt kéo dài có thể dễ mắc các rối loạn tuyến giáp hơn nếu iốt môi trường tiếp tục giảm.
Kết nối di truyền tiến hóa với chiến lược sức khỏe cộng đồng
Nghiên cứu này là bước đầu tiên nhưng quan trọng hướng tới việc tận dụng di truyền tiến hóa cho việc lập kế hoạch sức khỏe cộng đồng. Bằng cách kết hợp dữ liệu di truyền với thông tin môi trường và dinh dưỡng, các nhà hoạch định chính sách y tế có thể dự đoán tốt hơn các quần thể nào đối mặt với rủi ro tăng do sự thay đổi tiếp cận khoáng chất.
Phương pháp tiếp cận này hỗ trợ các can thiệp dinh dưỡng cá nhân hóa và phân bổ nguồn lực để giảm thiểu các bệnh liên quan đến vi chất dinh dưỡng và sự chênh lệch về sức khỏe.
Nhận định chuyên gia và hướng nghiên cứu tương lai
Jasmin Rees mong đợi rằng nghiên cứu tiếp tục về cơ sở di truyền của sự thích nghi vi chất dinh dưỡng sẽ mang lại những hiểu biết sâu sắc hơn về mối quan hệ giữa chế độ ăn uống, môi trường và sinh học con người.
“Hy vọng của chúng tôi là những kết quả này sẽ cung cấp cơ sở khoa học cho các quyết định sức khỏe cộng đồng trong tương lai, đặc biệt là khi các thay đổi môi trường đe dọa thay đổi đáng kể cảnh quan vi chất dinh dưỡng,” cô ấy lưu ý.
Tiếp tục các cuộc điều tra liên ngành kết hợp genomics, khoa học dinh dưỡng, nhân loại học và nghiên cứu môi trường là quan trọng để hiểu cách sự thích nghi cổ xưa thông tin về các điểm yếu và sức đề kháng sức khỏe hiện tại.
Tình huống điển hình: Điều hướng dinh dưỡng trong các nền tảng di truyền đa dạng
Hãy xem xét Emily, một nhà dinh dưỡng 35 tuổi đang làm việc với các cộng đồng người bản địa Hoa Kỳ ở phía Tây Nam Hoa Kỳ. Nhận thức được rằng tổ tiên của những quần thể này có thể đã tiến hóa các thích nghi di truyền đối với môi trường chất dinh dưỡng khu vực, Emily đưa kiến thức này vào các đánh giá chế độ ăn.
Ví dụ, cô ấy lưu ý rằng thiếu hụt iốt đã ảnh hưởng đến các quần thể trong khu vực lân cận trong quá khứ. Vì vậy, cô ấy nhấn mạnh việc theo dõi chức năng tuyến giáp và đủ iốt, đặc biệt là khi các thay đổi môi trường ảnh hưởng đến thành phần khoáng chất trong đất.
Sự tư vấn dinh dưỡng cá nhân hóa dựa trên lịch sử di truyền và môi trường này minh họa tiềm năng thực tế của nghiên cứu này.
Kết luận
Nghiên cứu mang tính bước ngoặt này tiết lộ rằng các vi chất dinh dưỡng đã là những lực lượng tiến hóa mạnh mẽ định hình DNA của con người trên toàn cầu. Các thích nghi di truyền liên quan đến sự có sẵn khoáng chất khu vực nhấn mạnh sự liên kết sâu sắc giữa môi trường, chế độ ăn uống và di truyền.
Khi nông nghiệp hiện đại và áp lực biến đổi khí hậu thay đổi hồ sơ chất dinh dưỡng trong đất, việc hiểu các di sản tiến hóa này là quan trọng để dự đoán các điểm yếu dinh dưỡng và hướng dẫn các chiến lược sức khỏe cộng đồng hiệu quả.
Nghiên cứu mở rộng hơn nữa về khung di truyền và dinh dưỡng toàn cầu hứa hẹn sẽ nâng cao dinh dưỡng cá nhân hóa, phòng ngừa bệnh tật và bình đẳng sức khỏe trên toàn thế giới.
Tài liệu tham khảo
Rees J, Castellano S, Andrés AM. Global impact of micronutrients in modern human evolution. Am J Hum Genet. 2025 Aug 29:S0002-9297(25)00315-5. doi: 10.1016/j.ajhg.2025.08.005. Epub ahead of print. PMID: 40934922.