Con người đã tiến hóa để sống trong cái lạnh như thế nào?

Con người đã tiến hóa để sống trong môi trường lạnh giá nhờ vào nhiều yếu tố môi trường và di truyền.

Bước ra từ môi trường nhiệt đới

Con người xuất hiện từ một môi trường nhiệt đới. Phần lớn cơ thể chúng ta không thực sự thích nghi tốt với cái lạnh. Bạn có thể đang cảm nhận điều đó trong mùa đông này khi phải chống chọi với gió buốt và mơ về những ngày nắng ấm. Khả năng sống ở các vùng khí hậu lạnh giá là kết quả của nhiều thích nghi về mặt hành vi. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, chúng ta cũng phát hiện ra rằng một số nhóm người đã tiến hóa về mặt di truyền để có thể thích nghi và sống tốt hơn trong môi trường lạnh.

Khả năng sinh tồn và phát triển trong môi trường lạnh

Khả năng sống sót và phát triển trong môi trường lạnh đến từ một số tiến bộ thực tiễn. Một trong số đó là khả năng thích nghi với môi trường qua quần áo và nơi trú ẩn. Con người cũng phải thay đổi chế độ ăn uống của mình, vì hệ thực vật và động vật ở những vùng lạnh không có những loại trái cây ngon lành mà tổ tiên vượn người của chúng ta từng ăn trong các khu vực nhiệt đới ấm áp.

Các nhà khoa học đã phát hiện rằng nhiều loài người cổ đại rời khỏi cái nôi của nhân loại sớm hơn nhiều so với giả thuyết ban đầu của chúng ta. Chúng ta đã biết rằng, thông qua sự kết hợp của công nghệ, sự lai giống giữa các loài người cổ đại và một số đột biến di truyền, con người đã có thể chiếm lĩnh khắp các vùng đất trên thế giới – thậm chí còn phát triển mạnh mẽ ở những vùng lạnh nhất.

Thích nghi môi trường qua công nghệ sơ khai

Trong suốt quá trình tiến hóa của loài người, một loạt các thay đổi về môi trường cũng diễn ra. Nhiều biến động khí hậu bao gồm các giai đoạn lạnh giá và sa mạc hóa dữ dội. Nguồn gốc và sự xuất hiện của loài người qua các giai đoạn hominin sơ khai chịu ảnh hưởng mạnh mẽ từ những thay đổi này. Con người và tinh tinh đã phân nhánh từ một tổ tiên chung cách đây khoảng 6 đến 8 triệu năm.

Một trong những họ hàng xa của chúng ta, người Neanderthal, đã di cư vào châu Âu trước khi người Homo sapiens rời khỏi các đồng bằng châu Phi. Chúng ta có thể học được rất nhiều về sự thích nghi của con người với cái lạnh thông qua phân loài người này – Homo neanderthalensis. Họ đã trải qua nhiều thay đổi lớn trong khí hậu khi đối mặt với các giai đoạn băng hà và thời kỳ ấm lên liên tục. Người Neanderthal có thể thích nghi bằng cách săn các loài động vật thích nghi với lạnh vào mùa đông như tuần lộc và săn hươu đỏ vào các thời kỳ ấm áp hơn. Họ cũng có xu hướng di cư xuống phía nam trong các điều kiện ấm hơn.

Những công cụ đá đầu tiên được biết đến có niên đại khoảng 2,6 triệu năm trước đã đóng vai trò quan trọng trong việc giúp chúng ta thay đổi chế độ ăn và tương tác với môi trường xung quanh. Những công cụ đơn giản, bao gồm các viên đá bị vỡ, đã cho chúng ta cách nghiền, thái và đập các nguồn thức ăn mới.

Di cư của các hominin sơ khai về phía bắc

Các nhà khoa học đã tìm thấy bằng chứng rằng các nhóm hominin sơ khai đã di cư đến phía bắc xa hơn rất sớm, sớm hơn nhiều so với dự đoán ban đầu của chúng ta. Bằng chứng hóa thạch ở Dmanisi cho thấy một số hominin đã di cư đến dãy Anti-Caucasus, một vĩ độ phía bắc tương tự với thành phố New York hoặc Bắc Kinh ngày nay. Đây có lẽ là một nơi rất khó tồn tại đối với một loài vừa di cư từ châu Phi.

Nhà cổ nhân loại học Martha Tappen, thành viên nhóm nghiên cứu Dmanisi, phát biểu:

Về việc các loài hominin lan rộng ra khỏi châu Phi, dường như họ đã không lan rộng cùng với các loài động vật khác. Việc họ có thể đến các vĩ độ cao mà không có các loài động vật khác di chuyển cùng thời điểm cho thấy con người đã rời khỏi châu Phi không phải vì môi trường đang thay đổi hoặc vì hệ sinh thái đang di chuyển… Họ đã đi theo ý muốn của riêng mình.

Điều làm các nhà nghiên cứu bối rối là những hominin này đã được tìm thấy ở cách xa hàng ngàn dặm về phía bắc của châu Phi mà không có bất kỳ công nghệ tiên tiến nào để đưa họ đến đó.

Tapper nói thêm:

Tại các vĩ độ cao hơn, bạn phải đối mặt với sự thay đổi theo mùa lần đầu tiên… Họ đã trải nghiệm mùa đông. Không có loài linh trưởng nào sống ở nơi không có trái cây vào mùa đông. Có thể có một mùa khô, nhưng không có một mùa đông lạnh giá như những cá thể ở Dmanisi đang trải qua.

Người ta tin rằng bằng cách chuyển sang một chế độ ăn tập trung vào thịt nhiều hơn, họ đã có thể sống ở một môi trường như vậy. Nhưng những thay đổi về chế độ ăn chỉ là một phần của câu đố về cách và lý do con người có thể tiến hóa và sống trong môi trường lạnh giá.

Lai giống với các loài hominin khác

Các nghiên cứu cho thấy rằng thông qua việc lai giống với người Denisovan, nhiều nhóm người đã có hệ miễn dịch mạnh hơn và thay đổi màu da. Điều này cũng dẫn đến các khả năng thích nghi với lạnh khác.

Chẳng hạn, gen EPAS1, được tìm thấy ở các dân tộc Tây Tạng, giúp họ sống được ở độ cao và nhiệt độ lạnh hơn. Người ta tin rằng điều này bắt nguồn từ người Denisovan, họ hàng của chúng ta. Mặc dù người Denisovan và người Neanderthal cũng bắt nguồn từ một tổ tiên chung ở châu Phi, họ đã dành hàng trăm nghìn năm ở lục địa Á Âu trước khi con người hiện đại di cư đến đây.

Việc lai giống với các họ hàng Á Âu khác đã giúp chúng ta có thêm sức mạnh di truyền để đối mặt với cái lạnh.

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện rằng một gen khác của người Denisovan đã giúp chúng ta có khả năng chịu lạnh tốt hơn. Để kiểm tra giả thuyết này, các nhà nghiên cứu đã xem xét dữ liệu hệ gen từ một số người Inuit ở Greenland và sau đó so sánh các gen nhất định với dữ liệu của người Denisovan.

Họ phát hiện ra rằng có sự tương đồng trong các gen TBX15 và WARS2, cả hai đều giúp tăng cường tạo nhiệt từ mỡ cơ thể. Kết luận của họ là các gen này trong cộng đồng Inuit có sự khác biệt rõ rệt so với gần như mọi nhóm người khác, cho thấy rằng các gen này có nguồn gốc từ một bộ gen khác biệt hơn nhiều. Có thể là từ người Denisovan hoặc từ một loài hominin cổ xưa nào đó đã lai giống với họ.

Đột biến DNA ty thể trong môi trường lạnh

Theo nghiên cứu từ Khoa Sinh học và Y học Phân tử tại Đại học California Irvine, các nhà khoa học phát hiện rằng sau khi con người sơ khai di cư đến các vùng lạnh hơn, khả năng sống sót của họ tăng lên khi mtDNA (DNA ty thể) của họ bị đột biến và tạo ra nhiều nhiệt lượng hơn cho cơ thể.

Giáo sư Douglas C. Wallace cho biết:

Trong môi trường nhiệt đới và cận nhiệt đới ấm áp của châu Phi, việc phân bổ nhiều calo từ thực phẩm để sản sinh năng lượng ATP hơn là để sản sinh nhiệt là tối ưu nhất, giúp các cá thể có thể chạy xa hơn, nhanh hơn và hoạt động tốt hơn trong môi trường nóng… Tuy nhiên, ở lục địa Á Âu và Siberia, một sự phân bổ như vậy có thể khiến nhiều người bị chết vì lạnh vào mùa đông. Các đột biến mtDNA đã giúp các cá nhân sống sót qua mùa đông, sinh sản và định cư ở các vĩ độ cao hơn.

Sự kết hợp của tất cả các yếu tố này cuối cùng đã đưa chúng ta đến nơi chúng ta đang ở ngày hôm nay.