Nhà nghiên cứu Sheela Turbek của Đại học Colorado tại Boulder đã đạt được một bước đột phá, bà đã phát hiện ra vai trò của một quá trình gọi là chọn lọc giới tính trong sự hình thành loài dựa trên nghiên cứu về trường hợp của chim ăn hạt Iberá và chim ăn hạt bụng hung. Ảnh: economist
Chọn lọc tự nhiên, khái niệm được Charles Darwin đề xuất trong tác phẩm tiêu biểu "Nguồn gốc các loài", lý giải cách sinh vật tiến hóa và thích nghi với hoàn cảnh của chúng. Tuy nhiên, nghịch lý là khái niệm này dường như mơ hồ về chính nội dung mà nó đề cập, cụ thể là sự phát sinh loài mới từ các loài bố mẹ.
Darwin nhận ra các ổ sinh thái đa dạng sẽ khuyến khích sự hình thành loài. Nhưng ông không đặt câu hỏi về cơ chế ngăn cản sự trao đổi vốn gen trước khi con non hoàn thành quá trình phân tách (việc ngăn cản các loài trao đổi vốn gene cho nhau giúp mỗi loài duy trì được những đặc trưng riêng).
Tự nhiên, bằng một cách nào đó, cần dựng nên các hàng rào ngăn cản việc giao phối khác loài. Sự ngăn cách có thể mang tính địa lý - ví dụ như các quần thể cá sinh sống ở hai hồ khác biệt. Nó cũng có thể mang tính sinh thái, chẳng hạn như chế độ ăn thay đổi khiến các cá thể côn trùng cùng loài chuyển sang kiếm ăn ở những loài cây khác nhau. Nhưng đôi khi, loài mới có thể hình thành trong điều kiện không có vật cản rõ ràng.
Một trường hợp ngoại lệ của nguyên tắc cần có sự phân cách để hình thành loài là lai giống. Sự lai tạo rất phổ biến ở thực vật, nhưng hiếm khi xảy ra với động vật. Tuy vậy, người ta cho rằng lai giống có thể lý giải sự phát sinh của một vài nhóm động vật có màu sắc rực rỡ, bao gồm cá hoàng đế cichlid ở vùng Hồ Lớn châu Phi, bướm vằn heliconius ở khu vực Trung và Nam Mỹ, và chim ăn hạt capuchino miền Nam, một họ chim biết hót sinh sống ở các vùng nhiệt đới thuộc Tân Thế giới. Gần đây, nhà nghiên cứu Sheela Turbek của Đại học Colorado tại Boulder đã tiến thêm một bước bằng cách chỉ ra vai trò của một quá trình gọi là chọn lọc giới tính trong sự hình thành loài.
Kén cá chọn canh
Chọn lọc giới tính, hiện tượng lần đầu được mô tả một cách khoa học bởi Darwin, xảy ra khi một giới (thường là con cái) lựa chọn bạn tình (thường là con đực) dựa vào một đặc điểm di truyền riêng biệt. Ví dụ kinh điển là phần đuôi của loài công. Nhưng chọn lọc giới tính cũng có thể nhằm mục đích phân tách các loài chỉ trong một bước, khi một đặc điểm như trên xuất hiện đột ngột. Và đây, theo như mô tả của Turbek trong một bài báo đăng trên tờ Science, là những gì bà cho rằng đã xảy ra trong trường hợp của chim ăn hạt Iberá và chim ăn hạt bụng hung.
Hai loài chim này cùng sinh sống tại Khu Bảo tồn San Nicolás ở Argentina. Chúng ăn cùng một loại cỏ, sinh sản cùng một thời điểm, và lãnh thổ sinh sản của hai loài có thể chỉ cách nhau vỏn vẹn 50 mét. Chúng cũng đủ giống nhau để lai tạo thành công trong điều kiện nuôi nhốt. Tuy nhiên, theo những gì mà ta biết, chúng không bao giờ làm vậy trong tự nhiên.
Kết quả giải trình tự gen cho thấy hai loài này giống nhau gần như tuyệt đối. Chỉ có 12 gene giữa chúng là khác nhau - chiếm chưa đầy 0.1% bộ gene. Điều thú vị là một trong 12 gene này là một nhiễm sắc thể giới tính, gợi ý về vai trò của nó trong chọn lọc giới tính. Ba gene khác trong số này thì tham gia quyết định màu lông của chim trống, một yếu tố khác cũng mang tính gợi ý. Bởi vì, mặc dù hai loài này có kích thước và hình dáng tương tự, chim ăn hạt bụng hung giống đực, đúng như tên gọi, có phần ngực màu nâu đỏ, trong khi chim ăn hạt Iberá giống đực có cổ đen tuyền và thân màu vàng cát. Tiếng hót của chúng cũng không tương đồng. Chúng sử dụng cùng một dải tần số, nhưng âm tiết thì khác nhau.
Đầu tiên, Turbek và đồng nghiệp nhận định rằng con mái thuộc cả hai loài đều thường xuyên lựa chọn bạn tình phù hợp trong thực tế. Tiếp đó, nhóm nghiên cứu xem xét khả năng phân biệt các đối thủ cùng loài với các cá thể khác loài của chim trống. Vào mùa sinh sản của chim năm 2019, họ thả một số chim mồi là con trống vào lãnh thổ của 40 chim ăn hạt bụng hung giống đực và 36 chim ăn hạt Iberá giống đực. Sau đó, họ theo dõi phản ứng của nhóm "cư dân" gốc khi có mặt chim mái.
Có bốn con chim mồi được sử dụng trong thí nghiệm. Một trong số đó có bộ lông và tiếng hót giống như loài chim ăn hạt Iberá. Một con khác thì tương tự như chim ăn hạt bụng hung giống đực. Hai con còn lại là sự kết hợp giữa hình dáng của loài này và tiếng hót của loài kia.
Nếu một "cư dân" chim trống xem chim mồi là đối thủ cạnh tranh, nó sẽ bay đến gần và mổ vào con chim mồi một cách hung hăng. Chúng hành xử hung dữ nhất đối với những con chim mồi mang đặc điểm cùng loài tương tự, ôn hòa hơn đối với những con mang đặc điểm kết hợp giữa hai loài, và thân thiện nhất đối với những con giống với loài còn lại. Vì đây không phải là chim mồi thật, nên tín hiệu phải đến từ màu sắc bộ lông và tiếng hót của chúng.
Khác biệt giữa tiếng hót của hai loài chim này có thể mang tính văn hóa, và chỉ xuất hiện sau khi chúng tách khỏi tổ tiên chung. Nhưng khác biệt về bộ lông rõ ràng là do di truyền. Hơn nữa, những khác biệt này nhỏ đến mức chúng rất có thể là kết quả từ một lần lai tạo ngẫu nhiên duy nhất, xét đến việc những khác biệt di truyền tương tự cũng xuất hiện trong các tổ hợp đa dạng ở nhiều cá thể chim ăn hạt capuchino phía Nam. Ngoài ra, điều gì đã xảy ra một lần thì thể nào cũng xảy ra thường xuyên. Do đó, khả năng cao là Turbek đã khám phá ra mấu chốt của cơ chế khiến loài chim này trở nên đa dạng đến vậy, và sắp tới bà hẳn và sẽ viết thêm phát hiện này của mình vào trong bộ sách đang được bà thực hiện, "Nguồn gốc thực sự của các loài".
Hà Trangdịch