Phần phụ hoạt động như thế nào? Các nhà sinh học giải thích quá trình tiến hóa phức tạp của cơ quan này gây phiền toái

(MENAFN- The Conversation) Hầu hết mọi người chỉ biết hai điều về ruột thừa: Bạn không cần nó – và nếu nó vỡ, bạn cần phẫu thuật nhanh chóng.

Câu chuyện cơ bản đó ít nhất đã xuất hiện từ thời Charles Darwin, nhà tự nhiên học người Anh đã phát triển lý thuyết chọn lọc tự nhiên. Trong “Nguồn gốc của loài người”, ông mô tả ruột thừa như một di tích còn sót lại: phần còn lại từ tổ tiên ăn thực vật với hệ tiêu hóa lớn hơn. Trong hơn một thế kỷ, cách giải thích đó đã hình thành kiến thức y học trong sách giáo khoa và cả kiến thức thông thường.

Nhưng câu chuyện tiến hóa của ruột thừa hóa ra còn phức tạp hơn nhiều.

Cùng với đồng nghiệp Helene M. Hartman, một sinh viên chuẩn bị cho sự nghiệp trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, chúng tôi kết hợp kiến thức về sinh thái hành vi, sinh học và lịch sử để xem xét tài liệu khoa học về ruột thừa, mong đợi một câu trả lời đơn giản.

Thay vào đó, chúng tôi phát hiện ra một cơ quan mà tiến hóa liên tục tái tạo lại, thú vị hơn nhiều so với những gì phần lớn mọi người tưởng tượng.

Ruột thừa tiến hóa như thế nào?

Ruột thừa là một túi nhỏ nhánh ra từ phần đầu của ruột già. Hình dạng và cấu trúc của nó thay đổi rất nhiều giữa các loài – một manh mối cho thấy tiến hóa có thể đã chỉnh sửa nó nhiều lần.

Một số loài, bao gồm một số loài linh trưởng như con người và tinh tinh, có ruột thừa dài, hình trụ. Trong khi đó, ở một số loài khác, bao gồm các loài thú túi như chuột túi và gấu koala, ruột thừa có vẻ ngắn hơn hoặc hình phễu hơn. Một số loài khác, bao gồm một số loài gặm nhấm và thỏ, có cấu trúc khác nhau về tỷ lệ hoặc phân nhánh. Sự đa dạng về cấu trúc này cho thấy rằng tiến hóa đã điều chỉnh cơ quan này dưới các điều kiện sinh thái khác nhau.

Điều này còn được hỗ trợ bởi các phân tích tiến hóa. Các nghiên cứu so sánh cho thấy rằng một cấu trúc giống ruột thừa đã tiến hóa độc lập ít nhất trong ba dòng chính của động vật có vú – thú túi, linh trưởng và glires, nhóm bao gồm các loài gặm nhấm và thỏ. Một khảo sát tiến hóa rộng hơn phát hiện ra rằng ruột thừa đã tiến hóa riêng biệt ít nhất 32 lần trên 361 loài động vật có vú.

Khi một đặc điểm tiến hóa lặp đi lặp lại và độc lập, các nhà sinh học gọi đó là tiến hóa hội tụ. Hội tụ không có nghĩa là cấu trúc đó là thiết yếu. Nhưng nó cho thấy rằng, dưới một số điều kiện môi trường nhất định, việc có cấu trúc đó mang lại lợi thế đủ để tiến hóa ủng hộ nó nhiều lần.

Nói cách khác, ruột thừa có khả năng không phải là một tai nạn tiến hóa vô dụng.

Ruột thừa có tác dụng gì?

Ruột thừa hỗ trợ hệ miễn dịch. Nó chứa mô lympho liên quan đến ruột – các tế bào miễn dịch nhúng trong thành ruột giúp theo dõi hoạt động vi sinh vật trong ruột. Trong thời kỳ đầu đời, mô này giúp các tế bào miễn dịch đang phát triển tiếp xúc với vi khuẩn ruột, giúp cơ thể học cách phân biệt giữa các sinh vật cộng sinh vô hại và các tác nhân gây bệnh có hại.

Ruột thừa đặc biệt giàu các cấu trúc gọi là nang lympho trong thời thơ ấu và tuổi vị thành niên, khi hệ miễn dịch vẫn đang trưởng thành. Các thành phần miễn dịch này tham gia vào miễn dịch niêm mạc, giúp điều chỉnh quần thể vi sinh vật dọc theo lớp niêm mạc ruột và các bề mặt niêm mạc khác. Các nang lympho sản xuất kháng thể, chẳng hạn như immunoglobulin A, để trung hòa tác nhân gây bệnh.

Các nhà nghiên cứu cũng đề xuất rằng ruột thừa hoạt động như một nơi trú ẩn vi sinh vật. Một số người cho rằng biofilm – các cộng đồng vi khuẩn mỏng, có cấu trúc – bao phủ ruột thừa. Trong các trường hợp nhiễm trùng đường tiêu hóa nghiêm trọng, làm trôi đi phần lớn hệ vi sinh trong ruột già, các vi khuẩn có lợi được bảo vệ trong biofilm này có thể sống sót và giúp tái lập lại hệ vi sinh trong ruột sau đó. Những vi khuẩn có lợi này hỗ trợ tiêu hóa, cạnh tranh với tác nhân gây bệnh và tương tác với hệ miễn dịch theo cách giảm viêm và thúc đẩy quá trình hồi phục.

Những giả thuyết này đã thúc đẩy câu hỏi mà nhóm chúng tôi đã khám phá: Nếu ruột thừa giúp duy trì sự ổn định của hệ vi sinh vật, thì việc loại bỏ nó có thể ảnh hưởng nhẹ đến khả năng sinh sản không?

Các mối quan tâm lâm sàng cũ cho rằng viêm ruột thừa hoặc cắt ruột thừa có thể làm giảm khả năng sinh sản do gây viêm và sẹo – gọi là dính tắc vòi trứng – trong ống dẫn trứng. Sẹo này có thể gây cản trở vật lý cho quá trình truyền trứng đến tử cung. Nhưng nhiều nghiên cứu lớn sau đó đã không phát hiện giảm khả năng sinh sản sau phẫu thuật cắt ruột thừa – thậm chí, trong một số trường hợp, các nhà nghiên cứu còn thấy tỷ lệ mang thai tăng nhẹ.

Có vẻ như ruột thừa có nhiều chức năng, bao gồm cả miễn dịch và vi sinh vật. Tuy nhiên, ảnh hưởng đến khả năng sinh sản dường như không phải là một trong số đó.

Tầm quan trọng tiến hóa và cuộc sống hiện đại

Trong khi ruột thừa có một quá khứ thú vị, với tiến hóa liên tục tái tạo nó, tầm quan trọng của nó trong cuộc sống hiện đại là rất hạn chế. Darwin đã đánh giá thấp lịch sử của cơ quan này, nhưng trực giác của ông không xa so với thực tế y học ngày nay: Một số phần của sinh học con người quan trọng hơn trong môi trường mà con người đã tiến hóa hơn là trong cuộc sống hiện tại.

Những người tiền sử sống trong môi trường ít vệ sinh và có tiếp xúc xã hội mạnh mẽ – điều kiện lý tưởng cho các dịch bệnh gây tiêu chảy bùng phát. Một ruột thừa có khả năng nhanh chóng phục hồi hệ vi sinh sau nhiễm trùng có thể cải thiện đáng kể khả năng sống sót. Nhưng trong thế kỷ qua, nước sạch, vệ sinh cải thiện và kháng sinh đã giảm rõ rệt số ca tử vong do các bệnh tiêu chảy ở các nước có thu nhập cao.

Kết quả là, các áp lực tiến hóa từng thúc đẩy sự tồn tại của ruột thừa đã phần lớn biến mất. Trong khi đó, các rủi ro y học của việc giữ lại ruột thừa – đặc biệt là viêm ruột thừa – vẫn còn tồn tại. Phẫu thuật hiện đại thường điều trị ruột thừa bị nhiễm trùng bằng cách cắt bỏ nó. Một cấu trúc từng mang lại lợi thế tiến hóa toàn cầu giờ đây lại trở thành một gánh nặng y học.

Sự không phù hợp này giữa các thích nghi trong quá khứ và môi trường hiện tại minh họa một nguyên tắc cốt lõi trong y học tiến hóa: Tiến hóa tối ưu hóa cho sự sống sót và sinh sản trong môi trường tổ tiên, chứ không phải cho sức khỏe, sự thoải mái hay tuổi thọ trong môi trường hiện đại.

Tiến hóa hoạt động ở cấp độ quần thể qua các thế hệ, ưu tiên các đặc điểm tăng thành công sinh sản trung bình, ngay cả khi những đặc điểm đó đôi khi gây hại cho cá nhân. Y học lại hoạt động theo chiều ngược lại – giúp các cá nhân phát triển tốt trong thế giới hiện tại thay vì sống sót qua quá khứ.

Ruột thừa không phải là một bộ phận dự phòng của IKEA “chỉ để phòng khi cần”, nhưng cũng không còn thiết yếu ngày nay. Sinh học con người có nhiều đặc điểm từng có lợi, nay chỉ còn mang tính cận biên – và hiểu rõ chúng giúp y học đưa ra các quyết định hiện đại tốt hơn.