Khí hậu thay đổi kích thước con người ra sao?

Loài người hiện đại Homo sapiens – xuất hiện cách đây khoảng 300.000 năm ở châu Phi – là một phần của chi Homo. Chúng ta lớn hơn nhiều so với các loài thuộc chi Homo đã tuyệt chủng và có bộ não lớn gấp khoảng ba lần. Tuy nhiên, cơ chế đằng sau những thay đổi này trước đây vẫn chưa được hiểu rõ.

Trong nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature Communications vào ngày 8/7, các nhà khoa học tại Đại học Cambridge (Anh) và Đại học Tübingen (Đức) phát hiện nguyên nhân gây ra hiện tượng trên chủ yếu là do tác động của yếu tố khí hậu.

Nhóm nghiên cứu đã phân tích kích thước cơ thể và bộ não của hơn 300 hóa thạch thuộc chi Homo bao gồm người hiện đại Homo sapiens và các loài đã tuyệt chủng khác như người Neanderthal (Homo neanderthalensis), người Homo habilis và người Homo erectus. Họ sử dụng dữ liệu này kết hợp với dữ liệu phục dựng khí hậu từng vùng của Trái đất trong hàng triệu năm qua. Điều này cho phép họ xác định nhiệt độ, lượng mưa và các điều kiện thời tiết mà mỗi hóa thạch đã trải qua lúc còn sống.

"Nghiên cứu của chúng tôi chỉ ra rằng khí hậu – đặc biệt là nhiệt độ – là nguyên nhân chính dẫn đến những thay đổi về kích thước cơ thể người trong hàng triệu năm qua", Andrea Manica, tác giả chính của nghiên cứu tại Đại học Cambridge, cho biết. "Chúng ta cũng có thể nhìn vào những người hiện đại ngày nay. Những người sống ở vùng khí hậu ấm hơn có xu hướng nhỏ hơn, và những người sống ở vùng khí hậu lạnh hơn có xu hướng lớn hơn. Bây giờ chúng ta biết rằng những ảnh hưởng khí hậu tương tự đã xảy ra trong hàng triệu năm qua".

Andrea Manica, giáo sư sinh thái học tiến hóa tại Đại học Cambridge, giải thích rằng: "Kích thước cơ thể càng lớn, diện tích bề mặt càng nhỏ so với thể tích, do đó nhiệt lượng bị mất qua da trở nên ít hơn".

Những phát hiện này phù hợp với quy luật Bergmann, do nhà giải phẫu học Carl Bergmann đề xuất vào thế kỷ 19. Ông nói rằng ở các loài động vật máu nóng có quan hệ họ hàng gần, khí hậu càng lạnh thì kích thước cơ thể càng lớn.

Ví dụ, gấu Bắc Cực sống ở môi trường lạnh giá nặng hơn rất nhiều so với gấu nâu sống ở vùng khí hậu tương đối ấm hơn. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu vẫn luôn thận trọng khi mở rộng quy tắc này sang các nhóm động vật khác.

"Thật thú vị khi thấy về mặt tiến hóa, con người không khác nhiều so với các loài động vật có vú sống trong tự nhiên", Nick Longrich, chuyên gia tại Đại học Bath Milner, cho biết.

Manica cho rằng, tình trạng biến đổi khí hậu hiện tại ít có khả năng ảnh hưởng đáng kể đến kích thước cơ thể của chúng ta. "Những thay đổi mà chúng tôi mô tả xảy ra trong hàng nghìn năm, hay đúng hơn là hàng chục nghìn năm. Vì vậy, một vài năm biến đổi khí hậu chỉ ảnh hưởng rất nhỏ đến cơ thể hoặc bộ não", Andrea Manica, đồng tác giả nghiên cứu, cho biết.

Nhóm nghiên cứu cũng tìm thấy mối liên hệ giữa kích thước não và khí hậu, nhưng các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến kích thước cơ thể lớn hơn nhiều so với kích thước não.

"Điều thú vị là những thay đổi về kích thước não hoàn toàn không liên quan đến nhiệt độ. Vì vậy, kích thước cơ thể và não bộ chịu những áp lực tiến hóa khác nhau", Manica nói.

Thay vào đó, các nhà khoa học đã liên kết những vùng có khí hậu ổn định hơn với bộ não lớn hơn. "Khí hậu càng ổn định thì bộ não càng lớn. Bạn cần rất nhiều năng lượng để duy trì một bộ não lớn. Trong một môi trường ổn định, bạn tìm thấy thức ăn ổn định hơn, vì vậy bạn có đủ dinh dưỡng để cung cấp năng lượng cho bộ não", Manuel Will, thành viên của nhóm nghiên cứu tại Đại học Tübingen, cho biết.

Ngoài ra, những người cổ đại phát triển bộ não lớn hơn có xu hướng sống ở những khu vực có ít thảm thực vật, ví dụ như thảo nguyên và đồng cỏ – nơi họ phải thực hiện nhiệm vụ phức tạp là săn bắt những động vật lớn để làm thức ăn.

Nhóm nghiên cứu tin rằng, có những yếu tố khác tác động đến sự tiến hóa bộ não như chế độ ăn uống đa dạng, chế tạo công cụ và đời sống xã hội ngày càng phức tạp, nhưng chúng không được kiểm tra trong nghiên cứu này.

Điều thú vị là kích thước não và cơ thể của chúng ta ngày nay vẫn đang thay đổi, nhưng theo chiều hướng ngược lại. Nhìn chung, con người ngày nay thấp hơn và nhẹ hơn tổ tiên của chúng ta [các thế hệ Homo sapiens đầu tiên], và kích thước não của chúng ta dường như đã thu hẹp lại kể từ cuối kỷ băng hà cuối cùng, khoảng 11.500 năm trước.

"Thật thú vị khi suy đoán điều gì sẽ xảy ra với kích thước cơ thể và não bộ của con người trong tương lai, nhưng chúng ta nên cẩn thận để không ngoại suy quá nhiều dựa trên dữ liệu trong quá khứ, bởi vì rất nhiều yếu tố có thể thay đổi", Manica lưu ý.

Tuy nhiên, chúng ta biết rất rõ hiện tượng nóng lên toàn cầu đang ảnh hưởng đến các loài động vật khác. Một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Ecology Letters vào năm 2019 cho thấy các loài chim di cư ở Bắc Mỹ ngày càng nhỏ hơn trong bốn thập kỷ qua, và sải cánh của chúng trở nên rộng hơn.

Để đi đến kết luận này Brian Weeks và các cộng sự tại Đại học Michigan (Mỹ) đã phân tích 70.716 cá thể chim thuộc 52 loài từ năm 1978 đến năm 2016. Khu vực sinh sản của chim ở phía bắc Chicago vào mùa hè tăng khoảng 1°C trong suốt quá trình nghiên cứu. Nhóm nghiên cứu phát hiện 49 loài chim có kích thước cơ thể sụt giảm đáng kể về mặt thống kê. Chiều dài của đốt sống lưng hoặc xương cẳng chân co lại 2,4%. Trong khi đó, chiều dài cánh tăng trung bình 1,3%.

"Sải cánh của chim có thể đã tăng lên để bù đắp cho phần cơ thể nhỏ lại, tạo ra ít năng lượng hơn trong quá trình chim di cư trên một quãng đường dài", Weeks nhận định.

Theo một nghiên cứu khác được công bố trên tạp chí Nature Climate Change vào năm 2011, kích thước cơ thể của một số động vật máu lạnh như cóc, rùa và rắn cũng giảm xuống khi nhiệt độ tăng lên. Đây đều là những động vật sống dựa vào nguồn nhiệt từ môi trường.