Đồng vị và ADN cổ cho phép đọc những điều mà mắt thường không thấy trong một mẩu xương. Tỉ lệ đồng vị carbon và nitơ trong xương cho biết người xưa ăn nhiều loại cây nào, ăn nhiều cá hay thịt. Đồng vị stronti trong men răng cho biết họ lớn lên ở vùng đất nào. Còn ADN cổ cho biết quan hệ họ hàng giữa các cá nhân và những làn sóng người đã gặp nhau trong quá khứ.
Chào bạn, đây là Nhà Khảo Cổ. Hôm nay mình bước vào phòng thí nghiệm, nơi một chiếc răng nhỏ có thể kể chuyện cả một đời người.
Bạn là những gì bạn ăn, theo đúng nghĩa đen
Mọi nguyên tố đều có vài dạng hơi khác nhau về khối lượng, gọi là đồng vị. Carbon chủ yếu là carbon mười hai, có một phần nhỏ carbon mười ba. Các loài cây hấp thụ hai dạng này theo tỉ lệ khác nhau tuỳ cách chúng quang hợp.
Lúa, khoai, đậu và phần lớn cây vùng ôn hoà thuộc một nhóm, còn kê, ngô, mía và nhiều loài cỏ nhiệt đới thuộc nhóm khác, có tỉ lệ carbon mười ba cao hơn. Người ăn cây nào thì xương mang dấu tỉ lệ ấy, vì cơ thể xây xương từ chính thức ăn.
Nitơ thì cho biết vị trí trong chuỗi thức ăn. Mỗi bậc ăn thịt, tỉ lệ nitơ nặng tăng lên một chút. Người ăn nhiều thịt, nhiều cá, nhất là cá biển, thường có tỉ lệ nitơ cao hơn người ăn chủ yếu ngũ cốc.
Ghép hai thông số này, người ta vẽ được một bản đồ ăn uống cho từng cá nhân. Không chi tiết như thực đơn, nhưng đủ để thấy những thay đổi lớn, như khi một cộng đồng chuyển từ săn hái sang trồng lúa.
Răng ghi lại quê hương thời thơ ấu
Men răng hình thành trong những năm đầu đời rồi gần như không thay đổi. Trong khi đó xương thì liên tục được thay mới. Vì vậy răng giữ lại dấu vết của nơi mình lớn lên, còn xương phản ánh những năm cuối đời.
Stronti là một nguyên tố có trong đá, đi vào đất, nước, cây cỏ rồi vào cơ thể người. Tỉ lệ đồng vị stronti khác nhau theo loại đá nền của từng vùng. Một người lớn lên trên vùng đá vôi và một người lớn lên trên vùng đá granit sẽ mang tỉ lệ khác nhau trong men răng.
Nếu tỉ lệ trong răng của một người trong mộ khác hẳn tỉ lệ của vùng nơi người ấy được chôn, có thể người đó đã chuyển tới từ nơi khác. Đó là cách nhà khảo cổ phát hiện những người nhập cư, những cuộc hôn nhân xa, hay những người đi buôn.
Phương pháp cần một bản đồ đối chiếu tỉ lệ stronti của các vùng, thường dựng từ ốc, chuột hay cây cỏ địa phương. Ở nhiều vùng của Việt Nam, bản đồ này còn đang được xây dựng dần.
ADN cổ: đọc gien từ người đã mất hàng nghìn năm
Khi một người chết, ADN trong tế bào bắt đầu bị cắt vụn và hư hại. Trong vài nghìn năm, phần còn lại rất ít, rất vụn, và lẫn với ADN của vi khuẩn, nấm trong đất. Đọc được nó từng là chuyện gần như không tưởng.
Từ khoảng hai thập niên gần đây, kỹ thuật giải trình tự mới cho phép đọc hàng triệu mảnh ADN nhỏ cùng lúc rồi ghép lại. Phần xương có ADN được giữ tốt nhất thường là phần xương đá trong hộp sọ, quanh tai trong, và răng.
Ở vùng nóng ẩm như Đông Nam Á, ADN phân huỷ nhanh hơn vùng lạnh, nên tỷ lệ mẫu thành công thấp hơn. Dù vậy, các nghiên cứu công bố trong khoảng chục năm gần đây đã có được gien của một số người cổ ở khu vực, trong đó có mẫu từ di chỉ thời đá mới Mán Bạc ở Ninh Bình.
Những kết quả ấy ủng hộ ý rằng sự ra đời của nông nghiệp ở vùng này gắn với việc những nhóm người làm nông từ phương bắc tới pha trộn với cư dân săn hái bản địa. Chi tiết về thời điểm, đường đi và mức độ pha trộn vẫn đang được nghiên cứu tiếp.
Vì sao phòng thí nghiệm gien cổ sạch hơn cả phòng mổ?
Cái khó lớn nhất của ADN cổ là nhiễm bẩn. Một sợi tóc, một giọt mồ hôi của người khai quật chứa lượng ADN nhiều hơn và nguyên vẹn hơn cả mẩu xương nghìn năm. Chỉ một chút nhiễm là kết quả có thể thành gien của chính người làm thí nghiệm.
Vì thế phòng thí nghiệm gien cổ có áp suất dương để bụi không lọt vào, người làm mặc đồ trùm kín, đeo nhiều lớp găng, bề mặt được chiếu tia cực tím và lau bằng hoá chất. Mẫu được xử lý tách biệt hoàn toàn khỏi nơi làm gien hiện đại.
Ở hố đào, nếu biết trước sẽ lấy mẫu gien, người khai quật cũng đeo găng, đeo khẩu trang khi chạm vào xương, và ghi lại ai đã chạm. Đôi khi người ta còn lấy mẫu nước bọt của chính đoàn khai quật để có thể loại trừ.
ADN cổ thật thường có những đặc điểm hư hại riêng, như mảnh rất ngắn và kiểu biến đổi đặc trưng ở hai đầu. Những dấu hiệu này giúp phân biệt nó với ADN hiện đại lẫn vào.
Những điều cần dè dặt khi đọc tin về gien cổ
Kết quả gien thường được báo chí tóm thành những câu rất gọn như người Việt đến từ đâu đó. Thực tế, một nghiên cứu chỉ dựa trên một số ít cá thể, ở vài địa điểm, vài thời điểm. Nó cho biết về những người đó, không tự động nói về cả một dân tộc hôm nay.
Gien cũng không phải là văn hoá hay ngôn ngữ. Một nhóm người có thể đổi tiếng nói, đổi phong tục mà gien không đổi bao nhiêu, và ngược lại. Ghép gien với khảo cổ và ngôn ngữ học là việc rất tinh tế, các nhà nghiên cứu còn tranh luận nhiều.
Và có những câu hỏi đạo đức. Xương người cổ là hài cốt của tổ tiên ai đó. Lấy mẫu phải có phép, phải giảm tối đa phần bị phá huỷ, và cần tôn trọng cộng đồng địa phương có liên hệ với di chỉ.
Gien cổ là một cánh cửa mới rất đẹp, nhưng nó mở vào cùng một căn phòng mà khảo cổ đã bước vào từ lâu, chứ không thay thế được căn phòng ấy. Nếu được đọc gien của một người tổ tiên, bạn muốn hỏi họ điều gì?
Câu hỏi thường gặp
Đồng vị khác ADN như thế nào trong khảo cổ?
Đồng vị phản ánh môi trường và thức ăn mà một người đã trải qua trong đời. ADN phản ánh di truyền từ cha mẹ, tổ tiên. Hai nguồn trả lời những câu hỏi khác nhau và thường được dùng cùng nhau.
Mán Bạc là di chỉ gì?
Mán Bạc là di chỉ thời đá mới ở huyện Yên Mô, Ninh Bình, nổi tiếng với khu mộ táng có nhiều bộ xương người. Nó được nhắc nhiều trong các nghiên cứu về sự hình thành cư dân nông nghiệp ở miền Bắc Việt Nam.
Lấy ADN cổ có phá hỏng xương không?
Cần khoan hoặc cắt một lượng nhỏ xương hoặc răng. Các phòng thí nghiệm cố gắng lấy ít nhất có thể, chụp ảnh và lập mô hình ba chiều trước khi lấy mẫu để lưu thông tin hình dạng.
Đồng vị có cho biết người xưa ăn gạo không?
Lúa thuộc nhóm cây có tỉ lệ đồng vị carbon giống nhiều loại cây khác như khoai, đậu, nên đồng vị không tách riêng gạo được. Nhưng nó giúp phân biệt với chế độ ăn nhiều kê hay ngô, và cho biết lượng thịt cá.
Vì sao ADN cổ ở Đông Nam Á hiếm hơn ở châu Âu?
Khí hậu nóng ẩm và đất chua làm ADN phân huỷ nhanh. Ở vùng lạnh và khô, ADN được giữ tốt hơn nhiều, nên số mẫu thành công cao hơn hẳn.
