Tính toán di truyền học: Mất quá lâu để vượn người tiến hóa thành người

Thuyết tiến hóa được Charles Darwin bắt đầu hệ thống hóa từ năm 1838. Hai cuốn sách Nguồn gốc các loài (Origin of Species, 1859) và Tổ tiên của loài người (Descent of Man, 1871) là những giải thích của ông về việc hình thành các loài và sự hình thành của con người dựa trên chọn lọc tự nhiên.

Thuyết tiến hóa hiện đại ngày nay (còn gọi là thuyết tiến hóa tổng hợp hiện đại) được coi là sự là sự tổng hợp của những lý thuyết và bằng chứng trong nhiều bộ môn khoa học như sinh học, sinh hóa học, cổ sinh vật học, nhân chủng học, di truyền học, khảo cổ học, vật lý học, vũ trụ học…

Các lý thuyết di truyền và sự phát hiện ra bộ gen (genome), DNA (Deoxyribonucleic Acid) cùng các cơ chế mã hóa và di truyền trong thế giới sinh học được cho là “đã vá một sơ hở nguy hiểm của học thuyết ban đầu của Darwin”, khiến cho thuyết tiến hóa trở nên “ngày càng vững chắc” để giải thích về nguồn gốc các loài và loài người.

Theo thuyết tiến hóa, các nhà nhân chủng học ngày nay xác định rằng, khoảng 5-7 triệu năm trước, loài người (Homo) và loài tinh tinh châu Phi (Chimpanzee) được tách ra từ một tổ tiên chung là vượn người (Hominini – theo SGK Sinh học lớp 12, NXB GD). Cho đến nay, loài tinh tinh châu Phi này được coi là bà con gần gũi nhất với con người hiện đại.

Chúng ta hãy dùng kiến thức về di truyền học để thử xác định cần bao lâu để tổ tiên chung của loài người và tinh tinh (vượn người) tiến hóa thành người?

Hiện nay, các hóa thạch được cho là của vượn người còn vô cùng hạn chế. Và cũng không thể tìm được các thông tin về gen và DNA trong các di vật đã hóa thạch.

Vậy, về lý thuyết không thể tính được thời gian tiến hóa từ vượn người thành người hiện đại theo di truyền học. Tuy nhiên, vì tinh tinh và con người đều cùng một tổ tiên từ xa xưa, và cùng trải qua một khoảng thời gian tiến hóa giống nhau, gần như ở cùng một điều kiện tự nhiên nên ta tạm coi rằng sự khác biệt về di truyền giữa tinh tinh và người là có thể nhỏ hơn so với sự khác biệt giữa người (hoặc tinh tinh) và vượn người. Như vậy thời gian lý thuyết để tinh tinh tiến hóa thành người (nếu được) có thể được coi là ngắn hơn hoặc bằng với thời gian vượn người tiến hóa thành người.  

>> Thuyết tiến hóa: Xác suất sự sống có thể hình thành tự phát là bao nhiêu?

Vậy, để tiến hóa từ tinh tinh thành người mất bao lâu?

DNA là là phân tử mang thông tin di truyền mã hóa cho hoạt động sinh trưởng, phát triển, chuyển hóa chức năng và sinh sản của các sinh vật. Nó được cho là một chuỗi xoắn kép gồm 2 mạch nucleotide. Các nucleotide được tạo từ 1 trong 4 loại nucleobase (nuclebazơ), được ký hiệu bằng 4 chữ cái A, T, C, G. Thông tin di truyền được mã hóa bởi trình tự của bốn nucleobase A, T, C, G gắn trên mỗi mạch đơn của DNA. Ở người có tổng số khoảng 3,2 tỷ cặp nucleotide đơn.

Hiệp hội phân tích và giải mã gen tinh tinh (Chimpanzee Sequencing and Analysis Consortium) ra đời nhờ dự án Phân tích bộ gen tinh tinh (Chimpanzee genome project). Đây là dự án hợp tác giữa các đơn vị nghiên cứu trên thế giới, quy tụ hàng chục nhà khoa học nhằm nghiên cứu, phân tích và so sánh sự khác biệt giữa bộ gen của tinh tinh và người. Tháng 1/2005, dựa vào việc phân tích và so sánh 2,4 tỉ cặp nucleotide trong tổng số gần 3,2 tỷ cặp nucleotide của người và tinh tinh, báo cáo của tổ chức này đã xác định có khoảng từ 40 đến 45 triệu vị trí cặp nucleotide (40-45 Mb) tương ứng với khoảng 1,23% số cặp nucleotide đơn khác nhau trong chuỗi DNA của tinh tinh và người, đồng thời có khoàng 90 triệu sự kiện chèn/xóa tương ứng với khoảng 3% gen khác biệt giữa tinh tinh và người. [1] Kết quả này cho thấy sự khác nhau giữa bộ gen người và tinh tinh là 4%. [2]

Cho đến nay, các nhà khoa học vẫn chưa thống nhất được tỷ lệ đột biến gen trên mỗi thế hệ người và tinh tinh, các báo cáo khoa học đều chỉ ra các kết quả rất khác nhau. [3,4]. Dữ liệu liệu gần đây nhất cho thấy tỉ lệ đột biến cặp nucleotide đơn ở mỗi thế hệ người là từ 1 đến 1,2 x 10^-8. [5,6,7,8].

Như vậy, áp dụng tỷ lệ đột 1,2 x 10^-8/thế hệ, với 3,2 tỷ cặp nucleotide, mỗi thế hệ người chỉ được phép đột biến 3,2 tỷ x 1,2 x 10^-8 = 38 cặp nucleotide/thế hệ.

Với sự khác biệt 1,23% về cặp nucleotide đơn giữa người và tinh tinh, tổng số cặp nucleotide sai biệt xuất hiện qua các thế hệ là: 3,2 tỷ x 1,23% = 39.360.000 cặp nucleotide. Vậy số thế hệ cần xuất hiện đột biến để tinh tinh tiến hóa thành người là: 39.360.000/38 = 1.025.000 thế hệ.

Theo nghiên cứu sinh học, tinh tinh cái sẽ có thể mang bầu ở độ tuổi 13 trở lên, còn tinh tinh đực được coi là trưởng thành vào năm 16 tuổi.[9] Điều này khá giống với đặc điểm sinh lý người. Vậy có thể coi tuổi trung bình của mỗi thế hệ là 16 tuổi. Dẫn đến thời gian để 1.025.000 thế hệ tiến hóa = 1.025.000 x 16 = 16.400.000 năm.

Hiện nay vẫn chưa có nghiên cứu nào xác định chính xác tỷ lệ đột biến có lợi/có hại/trung tính trên bộ gen người. Một số nhà khoa học cho rằng đa số là đột biến gen là đột biến lặn và có hại, một số ít có lợi và có ý nghĩa đối với quá trình tiến hóa và chọn giống. Vì vậy, ta tạm thời “thiên vị”, coi rằng đột biến có lợi cho quá trình tiến hóa chiếm 1/3 số lượng đột biến còn lại là đột biến không có hại hoặc không có tác dụng (trong thực tế, tỷ lệ này thấp hơn rất rất nhiều so với 1/3). Vậy thời gian thời gian tiến hóa được tính bên trên cần gấp ba, bằng 16.400.000 x 3 = 49.200.000 năm.

Như vậy, theo suy luận như thuyết tiến hóa, tối thiểu cần mất 49,2 triệu năm để “tổ tiên chung” (vượn người) của người và tinh tinh có thể tiến hóa thành người. Trong khi đó, các nhà nhân chủng học theo thuyết tiến hóa tin rằng loài người chỉ mất từ 5-7 triệu năm để tiến hóa từ tổ tiên chung với tinh tinh thành con người hiện đại, và loài linh trưởng đầu tiên – tổ tiên xa xưa của vượn người (primate ancestor) mới xuất hiện 40 triệu năm về trước. Rõ ràng, đây là sai lầm của thuyết tiến hóa hiện đại.

Nhưng, liệu chỉ có vậy?

Sự khác biệt về DNA của người và tinh tinh chỉ là 1,23%?

Năm 2015, một báo cáo trên tạp chí Nature đã công bố rằng nghiên cứu bộ gen người trên 2.504 cá thể từ 26 quần thể đã cho thấy sự khác biệt về số cặp nucleotide đơn giữa 2 cá thể người là 20 triệu trong tổng số 3,2 tỷ cặp nucleotide, tương đương 0,6%.[10] Như vậy, sự khác biệt về cặp nucleotide giữa 2 cá thể người chỉ bằng 1/2 so với sự khác biệt về cặp nucleotide giữa người và tinh tinh theo báo cáo của Hiệp hội phân tích và giải mã gen tinh tinh năm 2005 (0,6% so với 1,23%). Mặc dù việc so sánh này là khập khiễng, nó vẫn khiến cho chúng ta hoài nghi về kết quả so sánh gen tinh tinh và người năm 2005. Có lẽ sự khác biệt về nucleotide giữa người và tinh tinh là lớn hơn 1,23%.

Năm 2008, Tiến sỹ Richard Buggs, Phó giáo sư Trường khoa học sinh học và hóa học Queen Mary, Đại học Luân Đôn, Anh Quốc cho rằng việc chỉ so sánh 2,4 tỷ cặp nucleotide đơn giữa người và tinh tinh (chiếm 75% số tổng nucleotide) để đưa ra kết luận về sự khác biệt nucleotide giữa 2 giống loài này là 1,23% là không thỏa đáng. Theo ông, sự khác biệt chắc chắn lớn hơn 1,23%.

Richard Buggs đã có nhiều trao đổi và tranh luận với các tác giả của báo cáo năm 2005 tại diễn đàn The BioLogos Forum về lý do dự án của Hiệp hội phân tích và giải mã gen tinh tinh năm 2005 chỉ so sánh 2,4 tỷ trong tổng số 3,2 tỷ cặp nucleotide giữa người và tinh tinh.

Tại các cuộc thảo luận trên diễn đàn, Tiến sỹ Steve Schaffner, nhà sinh học tính toán (Computational Biologist), một trong những người tham gia chính của dự án năm 2005 đã đưa ra lý do là: tại thời điểm 2005, mới chỉ có 2,7 tỷ cặp nucleotide của tinh tinh được giải mã (còn khoảng hơn 400 triệu cặp chưa được giải mã). Trong 2,7 tỷ cặp nucleotide của tinh tinh đã được giải mã, có 300 triệu cặp không được sử dụng để so sánh vì một phần lớn trong chúng không được xác lập trình tự tốt để so sánh, một số trong chúng xuất hiện lặp lại nhiều lần trong các thế hệ người và 90 triệu cặp nucleotide không giống một chút nào với các cặp nucleotide của con người. [11]

Không chỉ dừng lại ở việc nghi ngờ, Tiến sỹ Richard Buggs đã trực tiến hành việc so sánh nhiều lần bộ gen của người với các phiên bản gen tinh tinh khác nhau. Richard Buggs phát hiện rằng DNA của người và tinh tinh chỉ giống nhau từ 82,34% đến 84,38%. [11,12]. Dữ liệu nghiên cứu của ông có thể được tải từ các tài liệu [13] đến [16].

So sánh 2 phiên bản gen tinh tinh (panTro4, panTro6) với gen người (hg38) cho thấy sự giống nhau về DNA là 82,34% và 84,38% (ảnh: trích từ The BioLogos Forum)  

Năm 2017, Tiến sỹ di truyền học Jeffrey P. Tomkins, từ Đại học Clemson, Hoa Kỳ, tác giả chính của cuốn sách The Design and Complexity of the Cell, cho biết việc xây dựng và giải mã bộ gen của tinh tinh có rất nhiều “vấn đề”. Và dựa trên bộ gen được xây dựng có nhiều “vấn đề” như vậy thì cũng chỉ có 85% DNA của con người và tinh tinh là giống nhau. [17]

Áp dụng các công thức tính toán thời gian cần thiết “thiên vị” tiến hóa như ở trên, trong trường hợp tinh tinh và người có 84,38% DNA giống nhau (tương đương 15,62% DNA khác nhau), khi đó thời gian để tinh tinh (hay vượn người) tiến hóa thành người là 624,8 triệu năm.

Trong khi đó, theo thuyết tiến hóa hiện đại thì sinh vật đa bào đầu tiên mới chỉ xuất hiện khoảng 600 triệu năm về trước, và sự sống trên cạn mới chỉ bắt đầu vào khoảng 500 triệu năm về trước. Có lẽ nào “tổ tiên chung” của loài người và tinh tinh lại xuất hiện hơn 600 triệu năm về trước?

Nếu tiếp dụng áp dụng công thức tính toán thời gian tiến hóa này, thì có lẽ thời gian cần thiết để loài linh trưởng (primate) tiến hóa thành người là hàng chục tỷ năm – trước khi trái đất hình thành, còn thời gian để sinh vật đơn bào đầu tiên tiến hóa thành con người hiện đại sẽ mất hàng trăm tỷ năm, thậm chí hàng nghìn tỷ năm – gấp hàng chục hay hàng trăm lần tuổi của vũ trụ.

Như vậy, rõ ràng, dựa trên di truyền học, không có cơ sở để khẳng định rằng sinh vật và con người được tạo ra từ tiến hóa và chọn lọc tự nhiên.  

Thiện Tâm tổng hợp

>> DNA: Mật mã nhỏ xíu đang lật đổ thuyết tiến hóa

>> Khủng long vẫn tồn tại 30.000 năm trước – câu hỏi lớn cho thuyết tiến hóa

Tài liệu tham khảo: