Nghiên cứu hộp sọ cổ đại với hộp sọ hiện đại, các nhà khoa học đã phát hiện ra điểm "tiến hóa bất lợi" cho hô hấp. Ảnh minh họa: Cambridge University.

Cách đây khoảng bốn tỷ năm, những tổ tiên đầu tiên của chúng ta xuất hiện trên một số tảng đá. Khi đó chúng ta rất nhỏ bé, một quả bóng bùn siêu nhỏ. Và chúng ta đói. Chúng ta cần năng lượng để sống sót và sinh sôi. Do đó, chúng ta tìm ra một cách để ăn không khí.

Bầu khí quyển lúc đó chủ yếu là cacbonic, không phải nhiên liệu tốt nhất nhưng hiệu quả cũng ổn. Những phiên bản đầu tiên của chúng ta đã học cách thu nạp loại khí này, phân giải nó và phun ra thứ còn lại: Oxy. Trong một tỷ năm tiếp theo, thứ nhớp nháp nguyên thủy này tiếp tục thực hiện công việc, ăn nhiều khí hơn, tạo ra nhiều bùn hơn và bài tiết nhiều oxy hơn.

Sau đó, khoảng 2,5 tỷ năm trước, đã có đủ chất thải oxy trong bầu khí quyển để tổ tiên của động vật ăn xác thối xuất hiện trước đó tận dụng. Nó học cách nuốt sạch lượng oxy còn sót lại và thải ra cacbonic: Đây là vòng đời đầu tiên của sự sống hiếu khí.

Hóa ra, oxy sản sinh năng lượng lớn gấp 16 lần so với cacbonic. Các dạng sống hiếu khí đã tận dụng “cú huých” này để tiến hóa, bỏ lại phía sau những tảng đá phủ bùn, phát triển lớn hơn và phức tạp hơn. Chúng bò lên đất liền, lặn sâu xuống biển và bay trên không trung. Chúng trở thành thực vật, cây cối, chim, ong, và động vật có vú đầu tiên.

Động vật có vú hình thành mũi để làm ấm và lọc không khí, phát triển cổ họng để dẫn không khí vào phổi, hình thành mạng lưới các túi có thể tách oxy từ khí quyển rồi chuyển vào máu. Các tế bào hiếu khí từng bám vào mỏm đá đầm lầy cách đây rất nhiều niên kỷ giờ đã hình thành các mô trong cơ thể động vật có vú. Các tế bào này lấy oxy từ máu và nhả ra cacbonic, lội ngược qua tĩnh mạch, qua phổi và vào bầu khí quyển: Đó là quá trình hít thở.

Cuốn sách Hơi thở nối dài sự sống của James Nestor. Ảnh: H.H.

Khả năng hít thở hiệu quả theo nhiều cách khác nhau, thở có ý thức và vô thức; nhanh, chậm và không hề thở, đã cho phép tổ tiên động vật có vú của chúng ta bắt mồi, thoát khỏi kẻ săn mồi và thích nghi với những môi trường khác nhau.

Mọi chuyện diễn ra suôn sẻ cho đến khoảng 1,5 triệu năm trước, khi các “con đường” để chúng ta hít vào và thở ra không khí bắt đầu dịch chuyển và nứt rãnh. Ở giai đoạn rất lâu sau trong lịch sử, chính sự thay đổi này sẽ ảnh hưởng đến hơi thở của mỗi người trên Trái Đất.

Tôi đã cảm nhận được những vết nứt ấy trong phần lớn cuộc đời mình, và rất có thể bạn cũng từng gặp phải: nghẹt mũi, ngáy, thở khò khè ở mức nhất định, hen suyễn, dị ứng và nhiều bệnh khác. Tôi vẫn luôn nghĩ chúng là một phần rất bình thường của việc sống như một con người. Gần như mọi người tôi quen biết không gặp vấn đề này thì cũng gặp vấn đề khác.

Nhưng rồi, tôi nhận ra những vấn đề đó không ngẫu nhiên mà nảy sinh. Có thứ nào đó đã gây ra chúng. Và đáp án có thể được tìm thấy ở một đặc điểm chung kém duyên của nhân loại.

Vài tháng trước cuộc thử nghiệm ở Stanford, tôi bay đến Philadelphia thăm tiến sĩ Marianna Evans, một nhà nghiên cứu nha khoa và chỉnh nha đã dành nhiều năm nghiên cứu phần miệng trên hộp sọ người, cả người cổ đại lẫn hiện đại.

Chúng tôi có mặt trong tầng hầm Bảo tàng Khảo cổ & Nhân chủng học thuộc Đại học Pennsylvania, xung quanh là hàng trăm mẫu vật. Mẫu nào cũng được khắc chữ, đánh số và đóng dấu theo “chủng tộc”: Người Bedouin, Người Copt, Người Ả Rập ở Ai Cập, Người Negro sinh ra tại châu Phi. Có gái mại dâm Brazil, nô lệ Ả Rập và tù nhân Ba Tư. Nghe nói mẫu vật nổi tiếng nhất đến từ một tù nhân Ireland, người này bị treo cổ vào năm 1824 vì đã sát hại và ăn thịt các tù nhân khác.

Những hộp sọ có niên đại từ 200 đến hàng nghìn năm tuổi. Chúng là một phần của "Bộ Sưu tập Morton", được đặt theo tên của nhà khoa học theo chủ nghĩa phân biệt chủng tộc Samuel Morton.

Bắt đầu từ thập niên 1830, ông ta đã thu thập các bộ xương trong một nỗ lực không thành công nhằm chứng minh sự vượt trội của chủng tộc da trắng. Kết quả tích cực duy nhất từ công trình nghiên cứu của Morton là những hộp sọ mà ông dành hai thập kỷ thu thập, hiện cung cấp cho chúng ta cái nhìn thoáng qua về vẻ ngoài và cách hít thở trước đây của loài người.

Ở chính nơi Morton tuyên bố nhìn ra những chủng tộc thấp kém và “suy thoái” về di truyền, Evans lại khám phá được một thứ gần như hoàn hảo. Để giải thích ý mình, cô bước đến một bên tủ và lấy từ phía sau tấm kính bảo vệ một hộp sọ đánh dấu Parsee, nghĩa là người Ba Tư. Cô chùi bụi xương lên tay áo len cashmere và đưa ngón tay với đầu móng cắt tỉa gọn gàng dọc theo quai hàm và khuôn mặt.

“Những chỗ này lớn gấp đôi so với ngày nay,” Evans nói bằng chất giọng Ukraine ngắt quãng. Cô chỉ vào hốc mũi, hai lỗ ở phía sau cổ họng nối với đường mũi. Cô xoay hộp sọ để nó hướng thẳng vào chúng tôi. “Rất rộng và rõ ràng,” cô nói với vẻ hài lòng.

Evans và đồng nghiệp của cô, tiến sĩ Kevin Boyd, một nha sĩ nhi khoa làm việc tại Chicago, đã dành bốn năm qua để chụp X-quang hơn 100 hộp sọ thuộc Bộ Sưu Tập Morton và đo các góc từ đỉnh tai đến mũi, từ trán đến cằm. Những số đo này, gọi là mặt phẳng Frankfort và đường thẳng vuông góc kẻ từ điểm N, cho thấy tính đối xứng của từng mẫu vật, độ cân đối của miệng so với khuôn mặt, của mũi so với vòm miệng, và xét rộng hơn, người sở hữu hộp sọ này đã hô hấp hiệu quả như thế nào.

Tất cả hộp sọ cổ đại đều giống hệt mẫu Parsee. Tất cả bọn họ đều có bộ hàm ngoại cỡ hướng về phía trước. Họ có khoang xoang rộng thênh thang và khuôn miệng lớn. Và, kỳ lạ thay, mặc dù không ai trong số những người cổ đại này từng xỉa răng, đánh răng hoặc tìm đến nha sĩ, hàm răng của họ đều tăm tắp.

Khuôn mặt phát triển về phía trước và miệng lớn cũng tạo ra đường thở rộng hơn. Rất có thể những người này không bao giờ ngáy, bị ngưng thở khi ngủ, viêm xoang hoặc gặp các vấn đề hô hấp mạn tính đang ảnh hưởng đến cư dân hiện đại. Họ không bị bệnh vì họ không thể bị bệnh. Hộp sọ của họ quá khổ, đường thở của họ quá rộng nên chẳng thứ gì có thể bịt chúng lại. Họ hô hấp rất dễ dàng.

Gần như toàn bộ người cổ đại đều có cấu trúc xương nhô ra như vậy, không chỉ trong "Bộ Sưu tập Morton" mà trên khắp thế giới. Điều này vẫn đúng tính từ lúc Người Tinh khôn (Homo sapiens) xuất hiện lần đầu tiên, khoảng 300.000 năm trước, cho đến cách đây chỉ vài trăm năm.

Sau đó, Evans và Boyd so sánh hộp sọ cổ đại với hộp sọ hiện đại của chính bệnh nhân của họ và những người khác. Tất cả hộp sọ hiện đại đều có hướng phát triển trái ngược, nghĩa là các góc độ của mặt phẳng Frankfort và đường thẳng vuông góc từ điểm N đều bị đảo ngược: Cằm lẹm sâu hơn trán, hàm hóp lại, các xoang bị thu hẹp. Tất cả các hộp sọ hiện đại đều cho thấy răng khấp khểnh ở mức độ nhất định.

Trong 5.400 loài động vật có vú khác nhau trên hành tinh, con người hiện là loài duy nhất thường xuyên bị lệch hàm, hàm trên hoặc hàm dưới nhô ra quá mức và răng khấp khểnh, một tình trạng có tên chính thức là “răng mọc lệch”.

Đối với Evans, điều này đặt ra câu hỏi cơ bản: “Tại sao chúng ta lại tiến hóa để khiến bản thân ốm yếu hơn?” Cô đặt lại hộp sọ Parsee vào tủ và lấy ra một mẫu khác được dán nhãn Saccard. Khuôn mặt hoàn hảo của nó là hình ảnh phản ánh chính xác của những mẫu vật khác. “Đó chính là điều chúng tôi đang cố gắng tìm hiểu,” cô nói.

Tiến hóa không phải lúc nào cũng đồng nghĩa với tiến bộ, Evans từng nói. Tiến hóa nghĩa là thay đổi. Và cuộc sống có thể thay đổi theo hướng tốt lên hoặc xấu đi. Ngày nay, cơ thể người đang thay đổi theo những hướng không liên quan đến “năng lực sinh tồn của loài sung sức nhất”.

Thay vào đó, chúng ta đang tiếp nhận và di truyền những đặc điểm có hại cho sức khỏe của chính mình. Nhận định này, được gọi là "tiến hóa bất lợi", đã được nhà sinh vật học Daniel Lieberman thuộc Đại học Harvard phổ biến; nó giải thích tại sao chúng ta lại đau lưng, đau chân và xương ngày càng giòn hơn. Tiến hóa bất lợi cũng góp phần lý giải việc tại sao chúng ta hô hấp kém như vậy.