Bí ẩn mẩu DNA trong 'kẹo cao su' thời đồ đá

Dựa trên phân tích DNA còn sót lại trong các mẩu kẹo cao su có nguồn gốc từ nhựa cây bạch dương, nghiên cứu mới đăng trên Scientific Reports đã hé lộ bức tranh sinh động về cuộc sống của người châu Âu tiền sử cách đây 9.700 năm.

Cảnh tượng được tái hiện vào một ngày thu trên bờ biển phía tây Scandinavia, nơi một nhóm người đi săn bắn, hái lượm đang cắm trại. Sau khi thưởng thức món cá hồi, thịt nai và hạt phỉ, một nhóm thanh thiếu niên, cả nam lẫn nữ, rủ nhau nhai nhựa cây để lấy keo.

Tuy nhiên, một trong những người này có dấu hiệu viêm nha chu nghiêm trọng, khiến việc ăn thịt nai và nhai nhựa cây trở nên khó khăn.

Một bản sao được đúc từ một trong những miếng "kẹo cao su". Ảnh: Verner Alexandersen.

DNA trong "kẹo cao su"

Những "kẹo cao su" này được làm từ nhựa vỏ cây bạch dương, có màu đen như hắc ín, trộn lẫn với nước bọt và mang dấu răng rõ ràng.

Chúng được tìm thấy cách đây 30 năm, nằm cạnh xương người tại di tích khảo cổ Huseby Klev - có niên đại 9.700 năm, là một trong những địa điểm chứa hóa thạch người cổ nhất ở Thụy Điển.

Các nhà nghiên cứu cho rằng những người săn bắn, hái lượm thời đó nhai nhựa vỏ cây bạch dương để làm vật liệu kết dính. Tuy nhiên, chúng cũng được nhai cho mục đích giải trí hoặc y học.

Theo nghiên cứu, một nửa DNA trong số các mảnh nhựa được tìm thấy có nguồn gốc từ con người. Con số này cao hơn nhiều so với những gì thường thấy trong xương và răng cổ đại.

Đây là một trong những bộ gene người cổ xưa nhất từng được tìm thấy ở Scandinavia, mang đặc điểm di truyền đặc trưng của những người săn hái lượm thời Mesolithic.

Thú vị hơn nữa, DNA được tìm thấy trong các mẫu có cả của nam giới và nữ giới. Các nhà nghiên cứu cho rằng thanh thiếu niên cả nam và nữ đều tham gia vào việc chế tạo keo dán cho công cụ, chẳng hạn như gắn rìu đá vào cán gỗ.

Nhưng một nửa số DNA không phải của con người thì sao? Các nhà khoa học chỉ ra phần lớn DNA này đến từ các sinh vật như vi khuẩn và nấm đã sống trong nhựa cây kể từ khi nó bị vứt bỏ cách đây 9.700 năm. Tuy nhiên, một phần khác lại đến từ vi khuẩn sống trong miệng của người nhai nó, cùng với những mảnh thức ăn còn sót lại trước khi họ nhai vỏ cây bạch dương.

Phân tích tất cả những DNA này là một nhiệm vụ phức tạp và khó khăn. Các nhà khoa học đã phải điều chỉnh các công cụ máy tính hiện có và xây dựng một số chiến lược phân tích mới. Vì vậy, nghiên cứu này đã trở thành bước khởi đầu cho việc phát triển một quy trình phân tích hoàn toàn mới.

Quy trình này bao gồm việc khai thác DNA bằng các phương pháp khác nhau để phân tích đặc điểm, ghép các đoạn DNA ngắn thành chuỗi dài hơn và sử dụng kỹ thuật máy học để phân loại các đoạn DNA thuộc về các tác nhân gây bệnh.

Ngoài ra, dữ liệu cũng được so sánh với những gì chúng ta thấy trong miệng của người hiện đại bị sâu răng và viêm nha chu.

"Kẹo cao su" thời tiền sử tiết lộ chế độ ăn của thanh thiếu niên thời đồ đá. Ảnh: CBS News.

Hé lộ vi khuẩn miệng và cả dấu vết bữa ăn

Các nhà khoa học đã tìm thấy trong miếng "cao su" nhai dở nhiều loại vi khuẩn thường gặp trong miệng người hiện đại. Tuy nhiên, họ cũng phát hiện dấu vết của vi khuẩn liên quan đến các bệnh như sâu răng (Streptococcus mutans) và các bệnh toàn thân như viêm màng não do Hib và viêm nội tâm mạc. Ngay cả vi khuẩn gây áp xe cũng xuất hiện trong mẫu vật.

Tần suất xuất hiện của các vi khuẩn gây bệnh này cao hơn mức thông thường, nhưng chúng vẫn nằm trong ngưỡng có thể chấp nhận được đối với một khoang miệng khỏe mạnh. Do đó, không có bằng chứng rõ ràng nào cho thấy những người thời đó mắc các bệnh liên quan đến những vi khuẩn này.

Tuy nhiên, điều đáng chú ý là các nhà khoa học đã tìm thấy một lượng lớn vi khuẩn liên quan đến bệnh viêm nha chu nghiêm trọng. Khi áp dụng kỹ thuật máy học (cụ thể là mô hình Random Forest), nhóm nghiên cứu kết luận một cô gái trong nhóm có khả năng cao đã mắc bệnh viêm nha chu, xác xuất 75%.

Ngoài vi khuẩn, các nhà khoa học còn tìm thấy DNA của những sinh vật lớn hơn, bao gồm nai, cá hồi nâu và hạt phỉ. Những DNA này có thể đến từ thức ăn mà những thanh thiếu niên đã ăn trước khi nhai nhựa cây.

Tuy nhiên, việc xác định chính xác nguồn gốc DNA gặp nhiều khó khăn do dữ liệu so sánh còn hạn chế. Các bộ gene của sinh vật nhân thực (bao gồm cả thực vật và động vật) phức tạp hơn vi sinh vật, nên việc ghép nối một bộ gene nhân thực chất lượng cao cũng khó khăn hơn.

Do đó, số lượng bộ gene nhân thực trong các mẫu "cao su" ít hơn và chất lượng thấp hơn. Ví dụ, cá hồi nâu trong mẫu vật có thể không chính xác là cá hồi nâu, nhưng các nhà khoa học chắc chắn rằng nó thuộc họ cá hồi.

Một lượng lớn DNA của loài cáo cũng được tìm thấy, nhưng việc giải thích ý nghĩa của nó phức tạp hơn. Thịt cáo có thể là một phần trong chế độ ăn của những người tiền sử. Nhưng cũng có thể, những thanh thiếu niên đã nhai gân và lông cáo nhằm mục đích cho dệt may...

Những phát hiện trên là bước tiến lớn trong việc hiểu thêm những di tích văn hóa thời kỳ đồ đá. Với việc phân tích thêm nhiều mẫu vật tương tự, con người có thể đến gần hơn với cuộc sống từ 9.700 năm trước.