Nhiên liệu tiềm ẩn của bộ não con người: Vi khuẩn đường ruột định hình trí thông minh như thế nào?

Sự tiến hóa của bộ não lớn, một đặc điểm nổi bật của loài người và một số loài linh trưởng khác, từ lâu đã thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học. Mặc dù nhiều giả thuyết đã được đề xuất, nhưng một nghiên cứu mới đây từ Đại học Northwestern đã cung cấp một góc nhìn hoàn toàn mới về vai trò của vi khuẩn đường ruột trong quá trình này. Phát hiện này không chỉ mở ra hiểu biết mới về sinh học tiến hóa mà còn nhấn mạnh tầm quan trọng của hệ vi sinh vật trong sự phát triển của não bộ.

Bí mật ẩn trong vi khuẩn đường ruột

Mô não được xem là một trong những cơ quan tiêu thụ năng lượng nhiều nhất trong cơ thể. Vì thế, những loài động vật có bộ não lớn như con người cần nhiều năng lượng để hỗ trợ cả sự phát triển và duy trì não bộ. Tuy nhiên, làm thế nào tổ tiên của loài người đáp ứng được nhu cầu năng lượng khổng lồ này trong quá trình tiến hóa vẫn là câu hỏi chưa có lời giải thỏa đáng.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Microbial Genomics vào ngày 2 tháng 12 đã chỉ ra rằng vi khuẩn đường ruột đóng vai trò quan trọng trong việc đáp ứng các yêu cầu năng lượng của não bộ. Các nhà khoa học phát hiện ra rằng vi khuẩn từ các loài linh trưởng có não lớn không chỉ ảnh hưởng đến cách cơ thể xử lý năng lượng mà còn điều chỉnh việc sử dụng năng lượng cho não.

Thí nghiệm đột phá: Vi khuẩn từ người đến chuột

Để kiểm tra giả thuyết về vai trò của vi khuẩn đường ruột trong sự tiến hóa của bộ não lớn, nhóm nghiên cứu đã thực hiện một thí nghiệm độc đáo. Họ cấy vi khuẩn từ ba loài linh trưởng khác nhau vào chuột: con người, khỉ sóc (một loài linh trưởng có não lớn) và khỉ thường (một loài linh trưởng có não nhỏ hơn).

Kết quả cho thấy, chuột được cấy vi khuẩn từ người và khỉ sóc tiêu thụ nhiều thức ăn hơn, phát triển chậm hơn và tích lũy ít mỡ cơ thể hơn. Thay vì dự trữ năng lượng dưới dạng chất béo, những con chuột này sử dụng năng lượng dư thừa để sản xuất glucose – nguồn nhiên liệu chính cho não bộ. Trong khi đó, chuột được cấy vi khuẩn từ khỉ thường lại có xu hướng lưu trữ năng lượng nhiều hơn dưới dạng mỡ.

Vi khuẩn đường ruột: Người bạn đồng hành của não bộ lớn

Theo Katherine Amato, phó giáo sư nhân chủng học tại Đại học Northwestern và là tác giả chính của nghiên cứu, cộng đồng vi khuẩn sống trong ruột già có khả năng tạo ra các hợp chất tác động mạnh mẽ đến sinh học của vật chủ.

“Chúng tôi biết rằng vi khuẩn đường ruột có thể điều chỉnh trao đổi chất và ảnh hưởng đến các khía cạnh như kháng insulin hay tăng cân. Phát hiện mới này cho thấy chúng cũng đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng cho não bộ”, Amato giải thích.

Điểm đáng chú ý trong nghiên cứu là những con chuột được cấy vi khuẩn từ người và khỉ sóc có những đặc điểm sinh học tương đồng, dù hai loài linh trưởng này không có quan hệ tiến hóa gần gũi. Điều này gợi ý rằng sự tiến hóa độc lập của bộ não lớn trong cả hai loài đã dẫn đến sự thay đổi tương tự trong cộng đồng vi khuẩn đường ruột, nhằm đáp ứng nhu cầu năng lượng gia tăng.

Tác động đến sự hiểu biết về tiến hóa

Phát hiện này là bằng chứng đầu tiên cho thấy vi khuẩn đường ruột không chỉ hỗ trợ quá trình tiêu hóa mà còn có thể ảnh hưởng đến sự tiến hóa thông qua việc điều chỉnh cách cơ thể sử dụng năng lượng. Điều này mang lại một góc nhìn mới mẻ về cách các yếu tố bên trong cơ thể và mối quan hệ cộng sinh giữa vật chủ và vi khuẩn đường ruột có thể thúc đẩy sự phát triển sinh học.

Nghiên cứu cũng đặt nền móng cho những câu hỏi quan trọng khác: Liệu vi khuẩn đường ruột có đóng vai trò tương tự trong sự tiến hóa của các loài động vật có bộ não lớn khác? Và nếu vậy, liệu có thể khai thác những hiểu biết này để cải thiện sức khỏe con người hay không?

Để hiểu rõ hơn về vai trò của vi khuẩn đường ruột, nhóm nghiên cứu dự định tiến hành các thí nghiệm với nhiều loài linh trưởng khác nhau. Họ cũng hy vọng thu thập thêm thông tin về các hợp chất mà vi khuẩn sản xuất, cũng như tác động của chúng đến hành vi và chức năng miễn dịch của vật chủ.

“Chúng tôi tin rằng cộng đồng vi sinh vật là một yếu tố quan trọng giúp giải thích cách mà động vật linh trưởng, bao gồm con người, thích nghi với nhu cầu năng lượng não bộ ngày càng gia tăng trong quá trình tiến hóa,” Amato chia sẻ.

Nghiên cứu về vi khuẩn đường ruột và sự tiến hóa của bộ não lớn không chỉ cung cấp câu trả lời cho những câu hỏi cơ bản về sinh học tiến hóa mà còn mở ra những khả năng ứng dụng trong y học và dinh dưỡng.

Nếu có thể hiểu và điều chỉnh cộng đồng vi khuẩn đường ruột, con người có thể tìm ra cách cải thiện sức khỏe não bộ, kiểm soát các bệnh liên quan đến trao đổi chất, và thậm chí tối ưu hóa khả năng nhận thức.

Hành trình tìm hiểu về sự phức tạp của vi khuẩn đường ruột mới chỉ bắt đầu, nhưng những phát hiện ban đầu đã cho thấy tiềm năng lớn lao trong việc cải thiện chất lượng cuộc sống và mở rộng hiểu biết của chúng ta về sự tiến hóa kỳ diệu của loài người.