Ở Sudan, một cộng đồng người di cư đã tiết lộ khả năng kháng sốt rét: nghiên cứu di truyền giúp định hình y học

Sudan nằm ở giao lộ của châu Phi và Trung Đông. Quốc gia này đã đóng vai trò quan trọng trong các cuộc di chuyển dân số của con người, điều này được phản ánh qua sự đa dạng về văn hóa và ngôn ngữ. Mặc dù phần lớn đất nước là vùng khô hạn, sông Nile từ lâu đã hoạt động như một hành lang giao thương, tạo điều kiện cho sự di cư của con người qua khu vực này trong hàng nghìn năm.

Điều này khiến Sudan trở thành một nơi giá trị để nghiên cứu sự đa dạng di truyền và lịch sử tiến hóa của con người, điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc hiểu về sự thích nghi và sức khỏe đặc thù của các quần thể dân cư.

Người Copts là một nhóm dân cư đã di cư từ Ai Cập từ thế kỷ thứ 7 và hòa trộn với các quần thể ở các khu vực lân cận, nhưng cũng vẫn giữ được sự biệt lập nhất định. Người Copts được đặc trưng về mặt lịch sử bởi đức tin Cơ đốc giáo và ngôn ngữ của họ. Tại Sudan, số lượng của họ được ước tính là hàng trăm nghìn người.

Với tư cách là một nhóm nhà sinh vật học tiến hóa, chúng tôi đã thực hiện một nghiên cứu bộ gen để hiểu lịch sử nhân khẩu học phức tạp và xác định các tín hiệu chọn lọc thích nghi ở người Sudan. Nghiên cứu của chúng tôi là nghiên cứu giải trình tự toàn bộ bộ gen đầu tiên được thực hiện tại Sudan. Đây là phương pháp mà các nhà khoa học sử dụng để đọc và phân tích toàn bộ DNA của một người, bộ hướng dẫn di truyền đầy đủ, nhằm hiểu về các đặc điểm, nguồn gốc và nguy cơ mắc bệnh.

Nghiên cứu của chúng tôi bao gồm tổng cộng 125 cá nhân từ năm nhóm dân cư, được xác định bằng ngôn ngữ và bản sắc văn hóa, được gọi là sắc tộc.

Chúng tôi phát hiện ra rằng người Copts Sudan có mức độ kháng cao bất thường đối với *Plasmodium vivax*, loại ký sinh trùng gây sốt rét phổ biến nhất về mặt địa lý. Sự bảo vệ này đến từ một biến thể di truyền mà họ đã tiếp thu sau khi hòa trộn với người Nilo-Saharan địa phương.

Các ví dụ tương tự về sự thích nghi gần đây với bệnh sốt rét sau khi quần thể hòa trộn đã được báo cáo trước đây ở Madagascar, Cabo Verde và Pakistan. Nhưng đây là lần đầu tiên một quá trình như vậy được ghi nhận ngay trong lục địa châu Phi.

Tín hiệu chọn lọc được quan sát thấy ở người Copts Sudan là một trong những tín hiệu mạnh nhất từng được phát hiện ở người.

Những phát hiện này cho thấy rằng chọn lọc tự nhiên mạnh mẽ có thể tái định hình bộ gen người rất nhanh chóng và lịch sử nhân khẩu học gần đây là yếu tố then chốt để hiểu các mô hình di truyền hiện tại. Điều này có thể giúp giải thích sự khác biệt về khả năng mắc bệnh giữa các quần thể, cung cấp thông tin cho nghiên cứu y học và các chiến lược y tế công cộng.

Di cư của con người trong khu vực

Sự mở rộng của người nói tiếng Ả Rập ở Bắc Phi bắt đầu vào năm 639 SCN tại Ai Cập và dần dần di chuyển về phía nam. Quá trình này tăng cường giữa thế kỷ 10 và thế kỷ 11 với sự di cư của các nhóm Bedouin vào Bắc Phi và Nubia. Đến thế kỷ 16, sự lan rộng của văn hóa Ả Rập và đức tin Hồi giáo đã góp phần vào sự sụp đổ của các vương quốc Cơ đốc giáo cuối cùng trong khu vực.

Nhưng một số nhóm dân cư vẫn ở lại các khu vực biệt lập hơn và bảo tồn ngôn ngữ cùng truyền thống văn hóa của riêng họ. Trong số đó có các nhóm nói tiếng Nilo-Saharan ở Darfur, xung quanh núi Jebel Marra, và người nói tiếng Kordofanian từ Núi Nuba.

Các khu vực miền núi này cũng đóng vai trò là rào cản di truyền một phần. Chúng đã hạn chế sự tương tác với các quần thể dân cư xung quanh. Ngày nay, các quần thể này cho thấy rất ít hoặc không có ảnh hưởng di truyền nào từ sự mở rộng của người Ả Rập.

Nghiên cứu của chúng tôi xác nhận mô hình này đã được báo cáo trong các nghiên cứu trước. Với việc sử dụng dữ liệu giải trình tự toàn bộ bộ gen, các phát hiện của chúng tôi càng củng cố thêm nhận thức này.

Chọn lọc thích nghi để bảo vệ khỏi sốt rét

Nghiên cứu của chúng tôi chỉ ra rằng khoảng 1.000-1.500 năm trước, tổ tiên của người Coptic Sudan đã kết hôn với các nhóm Nilo-Saharan địa phương. Rào cản địa lý này không áp dụng cho tất cả các nhóm nói tiếng Nilo-Saharan, mà chỉ áp dụng cho những nhóm từ Darfur. Người Coptic có thể đã pha trộn với các nhóm khác có nguồn gốc Nilo-Saharan nhưng sống ở khu vực dễ tiếp cận hơn. Các cá nhân từ Darfur là nhóm trong bộ dữ liệu của chúng tôi đại diện tốt nhất cho những tổ tiên này, nhưng điều đó không có nghĩa là họ là tổ tiên trực tiếp của họ. Thông qua sự pha trộn này, họ đã tiếp nhận alen Duffy-null. Đây là một biến thể di truyền (một trong các phiên bản khác nhau của gen) phổ biến ở châu Phi phía nam sa mạc Sahara.

Alen này là một ví dụ kinh điển về chọn lọc tự nhiên ở người, cho thấy sự khác biệt địa lý mạnh mẽ giữa các quần thể châu Phi và phần còn lại của thế giới. Alen Duffy-null ngăn chặn sự biểu hiện của thụ thể ACKR1, một protein được tìm thấy trên hồng cầu, mà *P. vivax* sử dụng để xâm nhập và lây nhiễm các tế bào này.

Những cá nhân thừa hưởng alen này thiếu thụ thể này và do đó được bảo vệ chống lại dạng sốt rét này.

Vì alen Duffy-null hiếm gặp ở các nhóm Bắc Phi và Trung Đông, nên người ta không mong đợi nó phổ biến ở người Coptic. Tuy nhiên, các phát hiện của chúng tôi cho thấy khoảng 89% người Coptic Sudan mang alen này.

Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng sau khi pha trộn với các quần thể địa phương, biến thể này đã được đưa vào quần thể Coptic. Chọn lọc tự nhiên có nghĩa là nó được truyền qua nhiều thế hệ và trở nên phổ biến hơn.

Việc có alen này đã mang lại lợi thế sinh tồn cho con người ở khu vực có bệnh sốt rét. Sudan đã báo cáo hơn nửa triệu ca mắc bệnh sốt rét do *P. vivax* vào năm 2017. Có rất ít hoặc không có thông tin về sự biến đổi theo khu vực, nhưng sự hiện diện của biến thể thích nghi ở Darfur không nhất thiết có nghĩa là sự thích nghi đã xảy ra ở đó.

Điều này cung cấp một ví dụ rõ ràng về một quần thể di truyền thích nghi với bệnh tật, xảy ra trong vòng 1.500 năm qua.

Khắc phục tình trạng thiếu đại diện của châu Phi

Nghiên cứu của chúng tôi cũng xác định được hơn một triệu biến thể di truyền chưa được biết đến trước đây, trong đó hơn 1.500 biến thể có thể ảnh hưởng đến gen và chức năng của chúng. Điều này làm nổi bật một khoảng trống lớn trong các cơ sở dữ liệu bộ gen toàn cầu. Các cơ sở dữ liệu này vẫn bị thiên vị nặng nề đối với người có nguồn gốc châu Âu, mặc dù châu Phi lại là nơi có sự đa dạng di truyền lớn nhất. Đặc biệt, Bắc Phi thường bị bỏ qua.

Điều quan trọng là phải biết thêm về di sản di truyền của các quần thể khác nhau bởi vì, như khả năng kháng sốt rét của người Coptic đã chỉ ra, nó có thể định hướng nghiên cứu y học và giúp hiểu rõ hơn về sự tiến hóa của con người.

Mặc dù giải trình tự toàn bộ bộ gen đã thay đổi việc nghiên cứu sức khỏe và bệnh tật của con người, nhưng sự đại diện toàn cầu thực sự vẫn là điều cần thiết. Châu Phi, là cái nôi của loài người hiện đại, chứa đựng sự đa dạng di truyền lớn nhất trên Trái đất và do đó nên là ưu tiên hàng đầu cho nghiên cứu bộ gen.

Nghiên cứu này lấp đầy những khoảng trống quan trọng trong sự hiểu biết của chúng ta về lịch sử nhân khẩu học của Sudan và châu Phi, đồng thời tăng cường sự đa dạng trong các bộ dữ liệu di truyền toàn cầu. Nó cũng cho thấy tầm quan trọng của việc bao gồm các quần thể mới pha trộn để có được bức tranh toàn diện hơn về sự tiến hóa của con người.

Hisham Y. Hassan là đồng tác giả của bài báo.

Các tác giả không làm việc cho, tư vấn, sở hữu cổ phần hoặc nhận tài trợ từ bất kỳ công ty hoặc tổ chức nào được hưởng lợi từ bài báo này, và đã không tiết lộ bất kỳ mối liên hệ nào liên quan ngoài vị trí học thuật của họ.