Phân công lao động ở động vật: Điều kỳ lạ của tự nhiên

Chẳng có lấy một quản đốc hay trưởng phòng kế hoạch để sắp xếp mọi thứ theo trật tự, con người và một số loài động vật có thể phân chia nhiệm vụ một cách tự phát mà vẫn hiệu quả.

Từ những phát hiện khảo cổ học, ta có thể ít nhiều tái hiện lại quy trình phân công lao động trong lịch sử. Thuở ban đầu, cha ông ta ít nhiều đều làm những việc giống nhau. Dần dà, vì thực phẩm được chia sẻ giữa những thành viên sống cùng trong các cộng đồng săn bắn hái lượm nên một số người có thể chuyên chú vào các nhiệm vụ khác ngoài việc tìm kiếm thực phẩm, chẳng hạn như chế tạo công cụ, chữa bệnh hoặc trồng trọt. Những kỹ năng này đã khiến cộng đồng thêm phần phong phú nhưng lại khiến các thành viên chỉ chuyên sâu vào một công việc ngày càng phụ thuộc nhiều hơn vào người khác. Điều này càng củng cố mối quan hệ hợp tác giữa các thành viên trong cộng đồng và đẩy loài người lên mức độ chuyên môn hóa cao hơn nữa – dẫn đến con đường thịnh vượng.

“Rất dễ nhận thấy ở những xã hội chia sẻ nhiệm vụ và phân công lao động giữa các thành viên trong nhóm hiệu quả, thì xã hội đó có những đặc điểm sinh thái đặc biệt”, ông Michael Taborsky, nhà sinh học hành vi tại Đại học Bern ở Thụy Sĩ, cho biết. Nhận định này của ông không chỉ gói gọn trong “con người” mà còn ở nhiều loài côn trùng – kiến, ong, tò vò và mối – trong đó các cá thể trong đàn lớn thường chuyên môn hóa từng nhiệm vụ cụ thể, giúp gia tăng ấn tượng hiệu suất của chúng.

“Sẽ chẳng hề cường điệu khi cho rằng xã hội” – của cả con người và côn trùng có tập tính xã hội – “thống trị sự sống trên Trái đất”, ông Taborsky chia sẻ. 

Nhưng khả năng phân công lao động này đã phát triển như thế nào? Tại sao nó không phổ biến ở nhiều loài khác? Trên thực tế, nó có hiếm hoi như ta hằng tưởng không?

Ông Taborsky, người đã nghiên cứu về sự hợp tác ở động vật trong nhiều thập kỷ, từ lâu đã trăn trở trước những câu hỏi này. Mãi đến tháng 3/2023, ông và bà Barbara Taborsky – người vợ và cũng là người cộng sự của ông, đã tổ chức một hội thảo khoa học về chủ đề này.

Một trong những nhà khoa học được mời đến dự hội thảo, Jennifer Fewell, là nhà sinh vật học côn trùng có tập tính xã hội tại Đại học bang Arizona. Bà là đồng tác giả một bài nghiên cứu tổng quan có sức ảnh hưởng về phân công lao động trên Annual Review of Entomology vào năm 2001, và đã nghiên cứu chủ đề này trong nhiều thập kỷ. Theo bà, ở các đàn côn trùng có tập tính xã hội, không hề có ‘nhạc trưởng’ nào điều phối mọi người phải làm gì, mà thay vào đó, phân công lao động xuất hiện từ sự tương tác giữa các cá nhân.

Bà Fewell đã nghiên cứu loài ong mồ hôi thuộc loài ong làm tổ trong đất (Lasioglossum NDA-1) mà bà thu thập được từ một khu rừng ở miền Nam Úc và loài này vẫn chưa được ghi chép chính thức trong hồ sơ. Những con ong này thường sống đơn độc. Tuy nhiên, khi buộc phải sống cùng nhau trong một cái tổ nhân tạo, chúng sẽ tự nhiên phân chia công việc đào hố và canh gác, đơn giản vì mỗi cá nhân có xu hướng chọn một trong hai công việc. “Điều này không có nghĩa là chúng đang phối hợp,” bà Fewell giải thích. “Đôi khi, con ong đang đào có thể làm đất bắn sang con kia.… Chúng không chú ý nhiều đến nhau.”

Nói cách khác, ngay cả khi không có sự phối hợp rõ ràng, một hình thức phân công lao động rất thô sơ vẫn có thể xuất hiện.

Tuy nhiên, vì sống đơn độc nên những con ong mồ hôi này hé lộ cho chúng ta tương đối ít về quá trình phân chia công việc. Vì vậy bà Fewell đang nghiên cứu các loài khác với mức độ hành vi xã hội khác nhau. Ở một số quần thể kiến ​​gặt California (Pogonomyrmex californicus), mỗi đàn kiến ​​được lập nên bởi một kiến ​​chúa duy nhất; trong khi ở các đàn kiến ​​khác, nhiều kiến ​​chúa chung sống và cộng tác với nhau. Liệu điều đó có phải là yếu tố tạo ra sự khác biệt trong cách chúng xử sự không?

Câu trả lời là có. Khi bà Fewell kết hợp các kiến chúa từ quần thể chỉ có một kiến chúa với các kiến chúa từ quần thể có nhiều kiến chúa, những con thuộc quần thể có nhiều kiến chúa dường như chú ý hơn đến những gì các kiến chúa khác đang làm. Nhưng điều đó không có nghĩa là chúng tham gia hỗ trợ tích cực hơn hoặc xả thân vì tập thể hơn – nếu không muốn nói là ngược lại. “Trong hầu hết các trường hợp, con chúa sống đơn độc lại ngây thơ tiến hành mọi công việc đào bới, đó là một nhiệm vụ nguy hiểm”, bà nói. “Trong khi đó, kiến chúa từ quần thể có nhiều kiến chúa thì sẽ ở trong tổ và chăm sóc tất cả những quả trứng” – một công việc an toàn hơn nhiều.

Vì vậy, mặc dù sự phân công lao động có thể tự nảy sinh nhưng ban đầu nó không nhất thiết mang lại lợi ích, ít nhất là không phải cho tất cả những cá thể liên quan.

Nhà sinh thái học hành vi Raghavendra Gadagkar thuộc Viện Khoa học Ấn Độ ở Bangalore, một người cũng tham gia cuộc họp, cho biết các nghiên cứu ở các loài khác cũng chỉ ra rằng phân công lao động không nhất thiết có nghĩa là ‘chơi đẹp’ với nhau. Ở tò vò giấy Ấn Độ, một loài có tập tính xã hội sống theo đàn mà ông đã nghiên cứu trong nhiều thập kỷ, các cá thể không khác nhau về hình dạng cơ thể và mọi con cái đều có khả năng phát triển buồng trứng và trở thành ong chúa. Nhưng trong phòng thí nghiệm, khi hai con cái được đặt cùng nhau trong một chiếc hộp nhựa nhỏ, một cá thể trong bộ đôi sẽ tấn công cá thể kia để ngăn cản sự phát triển của buồng trứng và buộc con kia chỉ được làm ‘dân thường’ – ong thợ.

Các nhà khoa học tò mò rằng cuộc chiến sẽ trở nên thú vị đến mức nào nếu nhóm nghiên cứu của ông Gadagkar dồn ba con cái vào trong một chiếc hộp. “Tất nhiên vẫn sẽ chỉ có một con chúa, nhưng hai ong thợ giờ đây sẽ phân chia lao động”, ông lý giải. “Một con sẽ đảm nhận trách nhiệm chăm sóc con non trong tổ, con còn lại sẽ ra ngoài kiếm ăn…. Sau giai đoạn đầu, con chúa sẽ giao hẳn công việc này cho các con ong thợ để chính thức hóa việc phân công lao động”. 

Các thí nghiệm chuyên sâu hơn đã cho thấy càng có nhiều cá thể trong tổ thì sự phân công lao động càng tinh vi và hiệu quả hơn. Mặc dù có rất ít sự khác biệt về số lượng trứng và ấu trùng được sinh ra và tồn tại trong tổ nếu chỉ có một hoặc hai cá thể tò vò, nhưng việc bổ sung con thứ ba sẽ giúp gia tăng số trứng, nhộng và ấu trùng được tạo ra trong tổ nhiều hơn khoảng một phần ba. Vì vậy, khả năng phân công lao động không chỉ dễ dàng xuất hiện mà còn mang lại những lợi ích rõ ràng, và những lợi ích này tiếp tục tăng theo quy mô đàn, ít nhất là đến một mốc nhất định.

Trong tự nhiên, tò vò giấy thường sống theo đàn lên tới 100 cá thể và điều thú vị là nhiệm vụ mà chúng đảm trách gắn liền với tuổi tác. Cụ thể, những cá thể trẻ hơn chăm sóc con non và duy trì tổ, còn những con lớn hơn mạo hiểm ra ngoài để tìm vật liệu làm tổ hoặc thức ăn. Nhóm nghiên cứu ghi nhận hiệu ứng tuổi tác này ở các đàn kiến ​​hoặc ong với quy mô lớn hơn nhiều.

Những cá thể kiến vô tính đơn độc

Những con kiến đã triển khai mức độ phân công lao động lên đến đỉnh cao. Đàn kiến xén lá có thể có quy mô lên đến 8 triệu cá thể, gấp đôi dân số của thành phố Berlin, và kiến ​​thợ có nhiều kích thước khác nhau: Ở một số loài, kiến ​​thợ có kích thước lớn nhất sẽ chịu trách nhiệm bảo vệ tổ, chúng có thể nặng gấp 300 lần so với những con kiến thợ nhỏ phụ trách chăm sóc con non.

Bởi vì những đàn kiến hấp dẫn này quá phức tạp và lớn để nghiên cứu cách thức phân công lao động xuất hiện, nhà sinh vật học tiến hóa Yuko Ulrich, hiện đang làm việc tại Viện Sinh thái Hóa học Max Planck ở Jena, Đức, và các đồng nghiệp quyết định tập trung vào một loài khác và rất đặc biệt: kiến vô tính (Ooceraea biroi). Loài kiến ​​này sinh sản vô tính nên tất cả các cá thể gần như giống hệt nhau về mặt di truyền. Tất cả đều có thể sinh sản, chúng sinh sản cùng lúc khoảng mỗi tháng một lần.

Nhờ đó, các nhà nghiên cứu có thể xem xét điều gì sẽ xảy ra khi quy mô nhóm, thường từ hàng chục đến hàng trăm cá thể, tăng dần – trong trường hợp không có bất kỳ biến thể di truyền nào khác có thể xuất hiện. Để dễ bề bao quát các thí nghiệm của mình, họ đã nghiên cứu các quần thể kiến ​​nhỏ hơn nhiều, từ một con kiến ​​đơn độc đến 16 con.

Như ông Gadagkar đã phát hiện ở tò vò giấy, bà Ulrich và các cộng sự phát hiện ra rằng các cá thể kiến hành xử ngày càng khác nhau khi quy mô nhóm tăng lên. Càng có nhiều kiến ​​trong tổ, chúng càng chuyên chú từng nhiệm vụ chăm sóc con non ​​hoặc tìm kiếm thức ăn, và khả năng con non ​​bị bỏ mặc càng nhỏ. Kết quả là các nhóm lớn hơn mở rộng nhanh hơn nhiều so với các nhóm nhỏ hơn. Trong khi đàn chỉ có một con kiến đơn độc ​​thường không nuôi con, đàn của hai con kiến ​​thường chỉ nuôi một ấu trùng đến tuổi trưởng thành, thì đàn kiến ​​gồm 12 và 16 cá thể có kích thước gấp đôi. Bà Ulrich nói rằng, điều này không chỉ cho thấy cách phân công lao động xuất hiện như thế nào trong các nhóm côn trùng mà còn chứng tỏ ích lợi của nó.

Bà Judith Bronstein, nhà sinh thái học tiến hóa tại Đại học Arizona, người nghiên cứu về sự tương tác giữa các loài, cho biết sự xuất hiện của các cá thể phụ trách các nhiệm vụ cụ thể của đời sống kiến ​​đã tạo cơ hội cho một kiểu hợp tác mới phát triển – hợp tác giữa các loài khác nhau. Ví dụ, nhiều loài côn trùng sống theo bầy đàn đã phát triển quan hệ hợp tác với một số loài thực vật nhất định để cung cấp mật hoa cho chúng, và đổi lại chúng được thụ phấn, hay thậm chí được bảo vệ khỏi động vật ăn cỏ. Kiến là loài nổi tiếng với những hành vi như nuôi rệp để thu hoạch dịch ngọt mà rệp tiết ra, trồng nấm – những hành vi đặc biệt hấp dẫn con người vì chúng ta cũng có mối quan hệ hợp tác tương tự với nhiều loài, từ cây trồng, gia súc đến thú cưng.

Cá hoàng đế biết phục tùng

Cho đến nay, hầu hết các nghiên cứu về phân công lao động đều tập trung vào côn trùng có tập tính xã hội. Tuy nhiên, một số động vật có vú, chim và cá cũng sống và sinh sản theo nhóm, thậm chí đôi khi còn cùng nhau chăm sóc con non. Phải chăng chúng cũng có phân công lao động, khi những cá thể chuyên làm những công việc không chỉ gói gọn trong giới tính của chúng? Có khá hiếm nghiên cứu liên quan trên những loài động vật này, nhưng giờ đây một số nhà sinh vật học đã bắt đầu thực hiện những khảo sát sơ khởi.

Hai vợ chồng Taborsky đã tiến hành một khảo sát như vậy trên loài sinh vật yêu thích của họ, cá hoàng đế bản địa của hồ Tanganyika ở Đông Phi, một loài cá bầy đàn sống trong các nhóm gia đình ổn định. “Những nhóm này luôn có một con đực và một con cái sinh sản, sau đó có nhiều loài cá nhỏ hơn không đẻ trứng nhưng giúp chăm sóc đàn con”, bà Barbara Taborsky mô tả. Hai nhà khoa học đã nuôi một số loài cá hoàng đế trong một bể gồm cả cá con và cá trưởng thành, và nuôi số khác trong bể chỉ có cá con. Họ nhận thấy môi trường xã hội nơi cá lớn lên ảnh hưởng đến hành vi của chúng khi trưởng thành, bao gồm cả cách thức cá phân chia nhiệm vụ.

Ví dụ, hai vợ chồng Taborsky phát hiện ra rằng những con cá hoàng đế có kinh nghiệm xã hội cao hơn sẽ lão luyện hơn về mặt xã hội – dễ hòa nhập và thích ứng, dù không nhất thiết chúng sẽ giúp đỡ các con khác nhiều hơn. Sau khi lên 10 tháng tuổi, những con cá hoàng đế đã trải qua hai tháng đầu đời mà không có con trưởng thành sống cùng sẽ được nhập hội với một nhóm gia đình, chúng có khuynh hướng hỗ trợ gia đình bằng cách làm sạch trứng. Những con cá hoàng đế đã bước vào đời như một phần của một nhóm xã hội ít có khả năng giúp đỡ nhau, nhưng chúng lại có nhiều khả năng hình thành “cơn run rẩy phục tùng”, một thoáng run rẩy nhanh chóng ở đuôi là dấu hiệu phục tùng trước những cá thể thống trị có khả năng sinh sản. Điều này giúp chúng tránh khỏi rắc rối nhưng có lẽ không đóng góp nhiều vào hiệu suất của cả gia đình. 

Kết quả này hơi khiên cưỡng – về bản chất, hầu hết tất cả các loài cá hoàng đế đều lớn lên trong một nhóm gia đình. Vì vậy, hai vợ chồng Taborsky thừa nhận rằng các cơ chế xác định loài cá nào sẽ thực hiện hành động run rẩy phục tùng một cách tự nhiên sẽ cần phải tinh tế hơn. Thật vậy, có thể chỉ cần những khác biệt nhỏ ban đầu về hành vi hoặc kích thước cơ thể cũng có thể dẫn đến mức độ phân công lao động đáng kể, vì những khác biệt nhỏ có xu hướng trở nên rõ rệt hơn theo thời gian. Những con cá được nuôi trong bể với những con cá nhỏ hơn chúng có xu hướng lớn nhanh hơn và biểu hiện hành vi thống trị hơn, trong khi những con được nuôi với những con cá lớn hơn sẽ sinh trưởng chậm hơn so với những con khác.

Nhóm nghiên cứu còn phát hiện ra rằng các loài cá có kích cỡ khác nhau sẽ đóng những vai trò khác nhau. “Cá hoàng đế vẫn tiếp tục phát triển trong suốt phần đời của chúng, vì vậy chúng có kích thước cơ thể rất khác nhau và điều này khiến chúng ít nhiều phù hợp với các nhiệm vụ khác nhau”, bà Barbara Taborsky nhận định. Những con lớn nhất khiến những kẻ săn mồi sợ hãi. Những con cỡ trung đào cát để duy trì nhiệt độ ấp. Và những con nhỏ nhất chăm sóc trứng bằng cách tỉ mỉ nhấm nháp mọi vi sinh vật tiềm tàng nguy hiểm.

Quá trình phân chia công việc này xuất hiện một cách tự phát, trùng hợp kỳ lạ với những gì diễn ra ở các đàn ong, nơi những con ong nhỏ chăm sóc trứng trong khi những con lớn hơn mạo hiểm ra ngoài. Tất cả đều không cần lên lịch, không cần sắp đặt trước cuộc gọi Zoom hoặc vẽ sơ đồ tổ chức. Ấy thế mà, mọi thứ vẫn vận hành trơn tru. □

Anh Thư – Hoàng Nhi lược dịch

Nguồn: https://knowablemagazine.org/article/living-world/2023/evolution-of-division-of-labor