Các loài bướm và bướm đêm nổi tiếng trong thế giới động vật với khả năng bắt chước lẫn nhau, khoác lên mình những màu sắc cảnh báo rực rỡ để xua đuổi kẻ săn mồi. Tuy nhiên, một nghiên cứu đột phá mới đây tiết lộ rằng cỗ máy di truyền đứng sau những sự thích nghi kỳ diệu này không hoàn toàn là ngẫu nhiên. Thực tế, quá trình tiến hóa đã sử dụng chung một "bí kíp" (cheat sheet) trong ít nhất 120 triệu năm qua.
Mặc dù Charles Darwin đã đặt nền móng cho sự hiểu biết của chúng ta về cách sự sống phân hóa thông qua chọn lọc tự nhiên và đột biến ngẫu nhiên, nhưng hiện tượng tiến hóa hội tụ hay tiến hóa song song từ lâu đã thách thức quan điểm cho rằng các đột biến di truyền là hoàn toàn ngẫu nhiên. Việc hiểu rõ cách các cơ chế này hoạt động có thể giúp các nhà khoa học dự đoán chính xác cách các loài sẽ thích ứng với tình trạng biến đổi khí hậu đang diễn ra nhanh chóng.
Nghệ Thuật Lừa Gạt: Ngụy trang kiểu Müller và Bates
Một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí danh giá PLOS Biology đã đi sâu vào bộ gen của các loài thuộc bộ Cánh vẩy (Lepidoptera), bao gồm bướm và bướm đêm. Hai loại côn trùng khác biệt này đã trải qua quá trình tiến hóa song song vô cùng đáng kinh ngạc.
Trong tự nhiên, các loài bướm và bướm đêm có độc thường tiến hóa ra các kiểu mẫu cánh giống hệt nhau để quảng cáo sự "khó nuốt" của chúng với kẻ săn mồi — một hiện tượng được gọi là Ngụy trang kiểu Müller (Müllerian mimicry). Đáng kinh ngạc hơn, những loài hoàn toàn vô hại đôi khi lại "đánh cắp" chiến lược màu sắc này để tránh bị ăn thịt, một quá trình được gọi là Ngụy trang kiểu Bates (Batesian mimicry).
Bướm Chúa và Bướm Phó vương: Ví dụ nổi tiếng nhất là loài Bướm Chúa (Danaus plexippus). Bướm Phó vương (Limenitis archippus) có ngoại hình gần như giống hệt Bướm Chúa, chỉ khác ở kích thước nhỏ hơn một chút và có một đường màu đen chạy ngang qua các tĩnh mạch ở cánh sau. Ban đầu được cho là kẻ bắt chước kiểu Bates vô hại, các nhà khoa học sau đó phát hiện ra rằng bướm Phó vương cũng có mùi vị rất khó chịu đối với kẻ săn mồi, đưa chúng vững chắc vào nhóm ngụy trang kiểu Müller.
Bản Thiết Kế Sinh Tồn Từ Thời Đại Khủng Long
Để làm rõ cách những loài côn trùng này trải qua những thay đổi chính xác đến vậy, một nhóm nhà khoa học quốc tế đã phân tích các loài Lepidoptera đã phân tách tiến hóa từ 120 triệu năm trước. Nhóm nghiên cứu tập trung vào bướm Heliconius, côn trùng Ithomiini và bướm đêm Chetone — một chi bướm đêm hổ ở vùng nhiệt đới Tân Thế giới nổi tiếng với việc bắt chước các loài bướm độc.
Bất chấp khoảng thời gian tiến hóa khổng lồ, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng tất cả chúng đều sử dụng cùng một thủ thuật di truyền để đạt được các kiểu màu cảnh báo giống hệt nhau.
"Bằng cách điều tra bảy dòng dõi bướm và một loài bướm đêm bay ngày, chúng tôi cho thấy quá trình tiến hóa có thể được dự đoán một cách đáng ngạc nhiên," Kanchon Dasmahapatra, đồng tác giả của nghiên cứu từ Đại học York, giải thích. "Bướm và bướm đêm đã liên tục sử dụng các thủ thuật di truyền giống hệt nhau để tạo ra các kiểu màu tương tự kể từ thời đại của khủng long."
Lật "Công Tắc" DNA: Bộ Đôi Gen Ivory và Optix
Các nhà nghiên cứu đã đặt mục tiêu xác định các gen cụ thể kiểm soát các hoa văn chung này. Đáng ngạc nhiên là họ phát hiện ra rằng, để thực hiện "thủ thuật di truyền" này, bản thân các gen không có sự biến đổi cơ bản.
Thay vào đó, côn trùng sử dụng các "công tắc" điều hòa nằm trong hai gen cụ thể — được đặt tên là ivory và optix — để tạo ra các dải màu giống hệt nhau. Trong khi các loài bướm khác nhau sử dụng các công tắc di truyền này theo những cách tương tự, thì bướm đêm lại sử dụng một "cơ chế đảo ngược" vô cùng hấp dẫn. Chúng về cơ bản lật ngược một đoạn mã DNA của mình sao cho phản chiếu chính xác với sự thích nghi có lợi của loài bướm.
"Chúng tôi không chỉ tìm thấy mối liên hệ giữa một gen và sự biến đổi màu sắc ở các loài khác nhau, mà còn chứng minh rằng việc phá vỡ gen đó thông qua chỉnh sửa di truyền thực sự làm thay đổi màu sắc của con bướm," Eva van der Heijden từ Đại học Cambridge khẳng định.
Bước Tiến Quan Trọng Trong Kỷ Nguyên Biến Đổi Khí Hậu
Ý nghĩa của khám phá này vượt xa khỏi lĩnh vực côn trùng học. Bằng cách xác định các "điểm nóng đột biến" cho phép thích nghi nhanh chóng và có thể dự đoán được, các nhà khoa học đang mang lại trật tự cho một quá trình từng được coi là hoàn toàn ngẫu nhiên.
Khi Trái Đất đối mặt với những thay đổi môi trường chưa từng có, "bí kíp" di truyền 120 triệu năm tuổi này cung cấp cho giới khoa học những hiểu biết mới vô giá về cách các loài sinh vật toàn cầu có thể thích ứng — hoặc thất bại trong việc thích ứng — với biến đổi khí hậu trong tương lai.
Nguồn tham khảo: PLOS Biology / University of Cambridge — Phân tích khoa học: Ban biên tập Uviet.net
Không có nhận xét nào: