Các tế bào miễn dịch quan trọng trong cơ thể có khả năng tiến hóa từ tổ tiên đơn bào từ hơn 700 triệu năm trước, rất lâu trước khi con người từng tồn tại.

Hầu hết các loài động vật, bao gồm con người, đều sở hữu tế bào máu. Tuy nhiên, các loại tế bào máu và tế bào miễn dịch ở mỗi loài lại khác nhau đáng kể như kết quả của hàng triệu năm tiến hóa để thích nghi với bệnh tật và nhiễm trùng.

Dù khoa học hiện đại đã hiểu khá rõ cấu trúc và chức năng của tế bào máu ở người và chuột, nguồn gốc xuất hiện đầu tiên của những tế bào này vẫn là câu hỏi lớn đối với giới nghiên cứu. Để tìm lời giải cho những câu hỏi này, các nhà khoa học tại Đại học Kyoto (Nhật Bản) đã phát triển một phương pháp phân tích mới nhằm so sánh mô hình biểu hiện gen giữa nhiều loại tế bào và nhiều loài động vật khác nhau.

Thông qua phương pháp này, nhóm nghiên cứu đã xây dựng được “cây phả hệ tiến hóa” của các dòng tế bào máu, qua đó tái hiện cách chúng hình thành và phân nhánh trong suốt lịch sử tiến hóa của động vật.

Không dừng lại ở đó, các nhà khoa học còn so sánh tế bào máu của động vật với các sinh vật đơn bào để truy tìm mối liên hệ với những tổ tiên xa xưa nhất của sự sống.

Các phát hiện cho thấy đại thực bào (macrophage), loại tế bào miễn dịch có nhiệm vụ “nuốt chửng” vi khuẩn, virus và các mảnh vụn tế bào, mang nhiều đặc điểm giống với sinh vật đơn bào hơn bất kỳ dòng tế bào máu nào khác ở người.

Điều này khiến các nhà nghiên cứu tin rằng những tế bào máu đầu tiên trên Trái đất có thể đã rất giống đại thực bào hiện đại.

Nhóm nghiên cứu cũng lần theo dấu vết của gen FOS, một loại gen xuất hiện rộng rãi trong tế bào máu của nhiều loài động vật ngày nay. Họ phát hiện gen này có nguồn gốc từ một tổ tiên đơn bào từng tồn tại cách đây khoảng 700 triệu năm, thời điểm những sinh vật đa bào đầu tiên bắt đầu xuất hiện trên hành tinh.

Theo các nhà khoa học, phát hiện này cho thấy các động vật thời kỳ đầu có thể đã tạo ra những tế bào máu đầu tiên bằng cách “tái sử dụng” vật liệu di truyền thừa hưởng từ tổ tiên đơn bào cổ đại.

Nghiên cứu cũng hé lộ quá trình tiến hóa của nhiều loại tế bào máu hiện đại. Trong đó, tế bào mast, một thành phần quan trọng của hệ miễn dịch, dường như tiến hóa từ đại thực bào. Sau đó, các dạng sơ khai của tế bào T và hồng cầu tiếp tục xuất hiện từ dòng tế bào mast, trong khi tế bào B nguyên mẫu lại phân nhánh trực tiếp từ đại thực bào.

Bằng cách tái dựng lịch sử tiến hóa kéo dài hàng trăm triệu năm, nhóm nghiên cứu cho rằng các tế bào máu và tế bào miễn dịch hiện đại vẫn đang phản ánh “di sản sinh học” từ những tổ tiên đơn bào đầu tiên của sự sống trên Trái đất.

“Tôi thực sự xúc động trước những phát hiện này. Chúng cho thấy các con đường biệt hóa của tế bào máu ở động vật có xương sống phản ánh lịch sử tiến hóa kéo dài suốt 700 triệu năm”, trưởng nhóm nghiên cứu Hiroshi Kawamoto cho biết.

Trong khi đó, tác giả chính Yosuke Nagahata cho biết bản thân cảm thấy gần gũi hơn với những tổ tiên xa xôi của loài người khi nhận ra “di sản cổ đại” ấy vẫn đang lưu thông trong cơ thể dưới dạng các tế bào máu.

Các nhà khoa học tin rằng phương pháp phân tích mới được phát triển trong nghiên cứu này không chỉ giúp giải mã lịch sử tiến hóa của hệ miễn dịch, mà còn có thể hỗ trợ tìm hiểu nguồn gốc của nhiều căn bệnh như ung thư. Từ đó, những hiểu biết mới có thể mở đường cho các phương pháp điều trị hiệu quả hơn trong tương lai.