Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Hầu hết các nghiên cứu cho thấy hệ vi sinh vật đường ruột trong cơ thể con người - "khu rừng nhiệt đới" của vi khuẩn sống trong ruột luôn thay đổi - chủ yếu bị ảnh hưởng bởi lối sống, bao gồm cả những gì chúng ta ăn hoặc thuốc chúng ta uống.

Thế nhưng một nghiên cứu của Đại học Notre Dame đã phát hiện một thành phần di truyền có tác động lớn hơn nhiều so với những gì từng được biết.

Trong nghiên cứu được công bố gần đây trên tạp chí Science, các nhà nghiên cứu phát hiện hầu hết vi khuẩn trong hệ vi sinh vật đường ruột đều có khả năng di truyền sau khi đánh giá hơn 16.000 hồ sơ hệ vi sinh vật đường ruột thu thập trong 14 năm từ một quần thể khỉ đầu chó được nghiên cứu lâu dài ở Vườn quốc gia Amboseli của Kenya. Tuy nhiên, hệ số di truyền này thay đổi theo thời gian, theo mùa và theo tuổi. Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện một số đặc điểm của hệ vi sinh vật di truyền ở khỉ đầu chó cũng có thể di truyền ở người.

Elizabeth Archie, giáo sư Khoa Khoa học Sinh học, nghiên cứu viên chính của ngiên cứu, đồng thời là người liên kết với Viện Sức khỏe Toàn cầu Eck và Tổ chức Sáng kiến ​​Thay đổi Môi trường Eck cho biết: "Môi trường đóng một vai trò lớn hơn trong việc hình thành hệ vi sinh vật so với gene của con người, nhưng nghiên cứu này đưa chúng ta đi từ quan niệm gene đóng vai trò rất ít đối với hệ vi sinh vật sang gene có vai trò tuy nhỏ nhưng đáng kể.”

Hệ vi sinh vật đường ruột thực hiện một số công việc. Ngoài việc giúp tiêu hóa thức ăn, nó tạo ra các vitamin cần thiết và hỗ trợ đào tạo hệ thống miễn dịch. Nghiên cứu mới này là nghiên cứu đầu tiên cho thấy mối liên hệ chắc chắn với hệ số di truyền.

Các nghiên cứu trước đây về hệ vi sinh vật đường ruột ở người cho thấy chỉ có 5 đến 13% vi sinh vật có khả năng di truyền, nhưng Archie và nhóm nghiên cứu đã đưa ra giả thuyết rằng số liệu thấp này là kết quả của phương pháp tiếp cận "ảnh chụp nhanh" để nghiên cứu hệ vi sinh vật đường ruột: Tất cả các nghiên cứu trước đây chỉ đánh giá vi sinh vật tại một thời điểm.

Trong nghiên cứu mới này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng mẫu phân từ 585 con khỉ đầu chó Amboseli hoang dã, với hơn 20 mẫu mỗi con. Hồ sơ hệ vi sinh vật từ các mẫu cho thấy sự khác biệt khi so sánh khẩu phần ăn của khỉ đầu chó giữa mùa mưa và mùa khô. Các mẫu được thu thập mang thông tin chi tiết về vật chủ, bao gồm các con cháu đã biết, dữ liệu về điều kiện môi trường, hành vi xã hội, nhân khẩu học và chế độ ăn ở cấp độ nhóm tại thời điểm thu thập.

Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng 97% đặc điểm của hệ vi sinh vật, bao gồm sự đa dạng tổng thể và sự phong phú của các vi sinh vật riêng lẻ, có khả năng di truyền đáng kể. Tuy nhiên, phần trăm hệ số di truyền có vẻ thấp hơn nhiều - chỉ còn 5% - khi các mẫu chỉ được kiểm tra tại một thời điểm duy nhất, như được thực hiện ở người. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc nghiên cứu các mẫu từ cùng một vật chủ theo thời gian.

Archie nói: "Điều này thực sự cho thấy rằng trong quá trình nghiên cứu trên người, một phần lý do khiến các nhà nghiên cứu không tìm ra khả năng di truyền là vì ở người, họ không có mẫu phân được bảo quản trong tủ đông trong 15 năm và họ không có tất cả thông tin vật chủ (cá thể) ban đầu mà họ cần để đưa ra những chi tiết này.”

Nhóm nghiên cứu đã tìm thấy bằng chứng cho thấy các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến khả năng di truyền các tính trạng của hệ vi sinh vật đường ruột. Hệ số di truyền của hệ vi sinh vật thường cao hơn 48% vào mùa khô so với mùa mưa, điều này có thể được giải thích là do chế độ ăn uống đa dạng hơn của khỉ đầu chó trong mùa mưa. Theo nghiên cứu, hệ số di truyền cũng tăng lên theo độ tuổi.

Bởi vì nghiên cứu cũng chỉ ra tác động đáng kể của môi trường đối với hệ vi sinh vật đường ruột ở khỉ đầu chó, phát hiện của họ thống nhất với các nghiên cứu trước đây cho thấy tác động của môi trường lên sự biến đổi hệ vi sinh vật đường ruột đóng một vai trò lớn hơn so với tác động di truyền cộng hưởng. Kết hợp với khám phá về thành phần di truyền, nhóm có kế hoạch cải thiện sự hiểu biết của mình về các yếu tố môi trường liên quan.

Nhưng việc biết rằng gen trong hệ vi sinh vật đường ruột có khả năng di truyền sẽ mở ra cánh cửa giúp xác định các vi sinh vật tương lai được định hình bởi di truyền. Trong tương lai, các liệu pháp có thể được điều chỉnh cho phù hợp với mọi người dựa trên cấu tạo gen của hệ vi sinh vật đường ruột của họ.

Dự án Khỉ đầu chó Amboseli, được bắt đầu vào năm 1971, là một trong những nghiên cứu kéo dài nhất về loài linh trưởng hoang dã trên thế giới. Dự án tập trung vào khỉ đầu chó ở thảo nguyên, nằm trong hệ sinh thái Amboseli của Đông Phi, phía bắc Núi Kilimanjaro. Các nhóm nghiên cứu đã theo dõi hàng trăm con khỉ đầu chó trong nhiều nhóm xã hội trong suốt cuộc đời của chúng. Các nhà nghiên cứu hiện đang theo dõi khoảng 300 loài động vật, nhưng đã tích lũy thông tin lịch sử sự sống của hơn 1.500 loài động vật.

Nghiên cứu được tài trợ bởi Quỹ Khoa học Quốc gia.

Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2021/07/210708170331.htm