Sự chọn lọc tự nhiên của loài bướm

Danh Phương

Một nhóm nhà nghiên cứu quốc tế đã chứng minh bằng tài liệu một ví dụ khác thường về sự chọn lọc tự nhiên của các loài các loài bướm miền nhiệt đới – nói theo khía cạnh di truyền – phản công chống lại vi khuẩn diệt giống đực mang tính xâm lược cao.

Trong 10 thế hệ kéo dài gần một năm, tỉ lệ những con bướm đực loài Hypolimnas bolina ở đảo Savaii - Nam Thái Bình Dương – từ quần thể chỉ có 1% nhảy vọt lên đến khoảng 39%. Các nghiên cứu gia cho đây là một sự trở lại tuyệt vời và tin rằng có sự gia tăng của một loại gien tiêu diệt có thể ngăn chặn vi khuẩn Wolbachia, mà vi khuẩn này được truyền xuống từ bướm mẹ và chỉ giết những con bướm đực trước khi chúng kịp nở.

Sylvain Charlat, tác giả chính của cuộc nghiên cứu và là nhà nghiên cứu có học vị sau tiến sĩ, được đồng bổ nhiệm tại trường Đại học California, Berkeley, và trường Đại Học Tổng Hợp Luân Đôn nói: “Theo như tôi biết, đây là một sự thay đổi tiến hóa nhanh nhất mà chúng tôi đã từng chứng kiến”. “Cuộc nghiên cứu này cho thấy rằng khi một quần thể trải qua những áp lực chọn lọc quá khắc nghiệt, cũng như tỉ lệ giới tính quá chênh lệch nhau, thì sự tiến hóa có thể diễn ra rất nhanh.”

Charlat đã lưu ý rằng, không giống như những sự đột biến để quyết định các đặc điểm như: màu sắc của cánh hay độ dài của râu, sự thay đổi về mặt di truyền tác động đến tỉ lệ giới tính của một quần thể có một ảnh hưởng rất rộng đối với các loài về mặt sinh học.

Loài bướm Hypolimnas bolina (Ảnh: wikimedia)

Cũng chưa hẳn là gien tiêu diệt vi khuẩn có từ một sự đột biến ngẫu nhiên trong phạm vi quần thể cục bộ, hay là nó có mặt là do sự di trú của các loài bướm vùng Đông Nam Á, trong đó sự đột biến của chúng đã được hình thành sẳn.

 Charlat nói: “Bất kể gien tiêu diệt có đúng là xuất phát từ hai nguồn đó hay không, nhưng sự chọn lọc tự nhiên sẽ là bước kế tiếp. Gien tiêu diệt cho phép những con bướm cái bị nhiễm sinh ra những con đực, những con đực này sẽ giao phối với nhiều, rất nhiều con cái, và vì thế gien tiêu diệt vi khuẩn càng ngày càng có nhiều trong từng con bướm qua nhiều thế hệ.”

Charlat làm việc cùng với Gregory Hurst, phó giáo sư nghành di truyền học tiến hóa trường Đại Học Tổng Hợp Luân Đôn và là tác giả cuối của tờ báo. Những miêu tả về tất cả các lứa bướm cái loài H. bolina có từ sau thập niên 1920, nhưng mãi cho đến năm 2002, Hurst và các đồng nghiệp lần đầu tiên mới xác định được vi khuẩn Wolbachia chính là thủ phạm đằng sau sự chênh lệch tỉ lệ giới tính này.

“Chúng tôi thường cho rằng sự chọn lọc tự nhiên diễn ra từ từ, suốt hàng trăm hay hàng ngàn năm,” Hurst nói. “Nhưng ví dụ trong cuộc nghiên cứu này đã xảy ra trong nháy mắt, dưới dạng tiến hóa, và đó là một điều khác thường đáng để quan sát.”

Vi khuẩn Wolbachia (Ảnh: ualberta.ca)

Các nhà nghiên cứu lưu ý, vi khuẩn giết chết bướm con đực có chọn lọc được phát hiện trong một số loài động vật chân đốt, vì thế những điều ta thấy được trong cuộc nghiên cứu này không có gì là bất thường, dù sự thật trước đây trong tài liệu về khoa học điều này chưa từng được mô tả bao giờ. Cuộc nghiên cứu trước đã phát hiện ra một số cách thích nghi khác thường ở loài côn trùng đối với áp lực vốn có khi hầu hết tất cả các thành viên của nó cùng một giống.

Notably, Charlat và Hurst đã báo cáo trong một cuộc nghiên cứu trước đó rằng, nhờ có vi khuẩn Wolbachia, khi những con đực loài H. bolina, thường được biết với cái tên là Blue Moon hay bướm Great Eggfly,trở nên hiếm hoi, thì số kỳ giao phối cho cả hai đực và cái tăng vọt lên, có thể được xem là một sự cố gắng để duy trì quần thể, bất chấp sự chênh lệch nào.

Charlat cho biết thêm: Quan hệ giữa vi khuẩn Wolbachia và bướm Blue Moon là điển hình của cái gọi là Nguyên tắc Red Queen (Nữ Hoàng Đỏ), là một thời kỳ tiến hóa được đặt tên theo một cảnh trong quyển sách nổi tiếng Lewis Carroll, “Through the Looking-Glass” (Qua ánh gương soi), trong đó nhân vật Alice và the Red Queen chạy càng lúc càng nhanh lên đỉnh đồi, chỉ để muốn biết rằng họ vẫn còn ở cùng một nơi.

“Điều cốt lõi ở đây là các loài sinh vật phải tiến hóa hoặc thay đổi để được ở lại cùng một vị trí, dù đó là mối quan hệ của một con mồi và thú ăn thịt, hoặc là sự tương tác lẫn nhau giữa ký sinh trùng và ký sinh vật,” Charlat nói: “Trong trường hợp của loài bướm H. bolina, chúng tôi đang chứng kiến một cuộc chạy đua vũ trang về sự tiến hóa giữa ký sinh trùng và ký sinh vật. Điều này càng củng cố thêm quan điểm rằng những ký sinh trùng có thể là những bánh xe phát động chính yếu trong sự tiến hóa.”