Charles Darwin tin rằng sự tiến hóa đã tạo ra “những dạng vô tận đẹp nhất”. Tuy nhiên, thuyết tiến hóa và những rung cảm của ông không giải thích được tại sao thiên nhiên vẫn tiếp tục tạo ra những con cua.
Các nhà khoa học từ lâu đã tự hỏi liệu có giới hạn nào đối với những gì tiến hóa có thể làm, hay liệu ý tưởng của Darwin có đúng hay không. Sự thật có thể nằm ở đâu đó giữa hai điều này.
Bởi mặc dù dường như không có giới hạn về số lượng loài có thể tiến hóa, nhưng có thể có những hạn chế về số lượng các dạng cơ bản mà loài đó có thể tiến hóa thành. Sự tiến hóa của các sinh vật giống cua có thể là một trong những ví dụ điển hình nhất về điều này, vì điều đó không chỉ diễn ra một lần, mà là ít nhất năm lần.
Những con cua là minh chứng điển hình về việc chống lại thuyết tiến hóa.
Nếu bạn chưa biết thì cua thuộc nhóm động vật giáp xác được gọi là decapod. Từ này nghĩa đen là “mười chân”, vì chúng có năm cặp chân để phục vụ cho việc đi bộ. Một số loài decapod, chẳng hạn như tôm hùm và tôm, có phần bụng dày và đầy cơ bắp. Chỉ với một cú búng nhanh từ bụng, tôm hùm có thể lao ngược về phía sau và thoát khỏi những kẻ săn mồi.
Ngược lại, cua có phần bụng bị nén lại, nằm gọn dưới phần ngực và mai dẹt nhưng rộng. Điều này cho phép chúng chui vào các khe đá để nhận được sự bảo vệ. Sự tiến hóa cho thấy dường như giải pháp này là khả thi hơn cả.
Năm nhóm “cua”
Cua hoàng đế tiến hóa từ tổ tiên giống tôm hùm ở Anomura.
Cua bọt biển mắt đỏ thích mang theo miếng bọt biển để ngụy trang.
Giờ, hãy cùng làm quen với một khái niệm mới. "Cua" không phải là một nhóm sinh học thực sự. Chúng là một tập hợp các nhánh trong một cây decapod, đã tiến hóa để trở nên trông giống nhau.
Nhóm cua lớn nhất là Brachyura (còn gọi là cua thật) bao gồm cua ăn được và cua xanh Đại Tây Dương. Chúng có tổ tiên cũng mang hình con cua. Một số loài đã tiến hóa “ngược” và duỗi thẳng bụng trở lại.
Bề ngoài cua sứ rất giống các loài thuộc nhóm cua thật.
Và một nhóm lớn khác gọi là Anomura (hay cua giả), với tổ tiên trông giống tôm hùm hơn.
Tuy nhiên, có ít nhất bốn nhóm trong Anomura là cua bọt biển, cua sứ, cua hoàng đế và cua đá Úc đã tiến hóa một cách độc lập với nhau, nhưng cùng thành một dạng giống cua theo cách tương tự như những con cua thật.
Giống như những con cua thực sự, cơ thể nhỏ gọn của chúng có khả năng phòng thủ cao hơn và có thể di chuyển theo chiều ngang nhanh hơn.
Cua đá lông (Lomis hirta) cũng là một loài giáp xác giống cua.
Cua không phải là ngoại lệ duy nhất
Điều gì đó tương tự đã xảy ra trong quá trình tiến hóa của loài chim, từ loài khủng long có lông vũ. Những chiếc lông vũ có thể đã tiến hóa trong lần đầu tiên để mang tới hiệu quả cách nhiệt, để thu hút bạn tình, để bảo vệ trứng và cũng có thể là tạo thành "lưới" để bắt con mồi . Hàng triệu năm sau, lông dài ra và được sắp xếp hợp lý để hỗ trợ việc bay.
Các nhà cổ sinh vật học không đồng ý về các chi tiết, nhưng tất cả các loài chim hiện đại (nhánh Neoaves) đều tiến hóa từ tổ tiên sống trên mặt đất ngay sau sự kiện tuyệt chủng hàng loạt đã quét sạch các loài khủng long.
Microraptor có tới hai cặp cánh.
Tuy nhiên, đôi cánh có lông vũ và khả năng bay cũng đã tiến hóa sớm hơn ở các nhóm khủng long khác, bao gồm cả Troodontidae và Dromaeosaur. Một số trong số này, như Microraptor, có tới bốn cánh.
Tua lại cuốn băng cuộc đời
Thật không may, chúng ta không thể tiến hành các thí nghiệm tiến hóa để xem liệu những điều tương tự có tiếp tục xảy ra hay không. Bởi vì điều đó sẽ mất hàng trăm triệu năm. Nhưng lịch sử về sự sống đã làm điều gì đó tương tự với chúng ta, khi các dòng dõi có quan hệ gần gũi đã tiến hóa và đa dạng hóa trên các lục địa khác nhau. Trong nhiều trường hợp, những dòng tổ tiên này liên tục đưa ra các giải pháp tiến hóa giống nhau hoặc gần như giống hệt nhau cho các vấn đề.
Một trong những ví dụ tốt nhất là nhóm động vật có vú.
Có hai nhóm chính của động vật có vú. Phân lớp động vật có vú nhau thai (bao gồm cả con người) và thú có túi (động vật có vú có túi sinh con nhỏ). Cả hai nhóm đều tiến hóa từ cùng một tổ tiên chung hơn 100 triệu năm trước , thú có túi chủ yếu ở Australasia và Châu Mỹ và động vật có vú nhau thai ở những nơi khác.
Hộp sọ của chó sói Tasmania hay chó sói túi (trái) và sói xám thuộc loài động vật nhau thai (phải) cho thấy sự hội tụ kiểu hình nổi bật, mặc dù chúng tiến hóa tách biệt ở các lục địa khác nhau.
Sự cô lập này đã dẫn đến hai lần thiên nhiên đã chạy “thí nghiệm” gần như độc lập để xem có thể làm gì với sơ đồ cơ thể của động vật có vú. Và kết quả tạo ra các phiên bản có túi và nhau thai của chuột chũi, chuột nhắt, thú ăn kiến, sóc bay Úc và mèo. Thậm chí còn có một con sói có túi (chó sói túi, đã tuyệt chủng vào năm 1936), có hộp sọ và răng khớp với nhau đến từng chi tiết một cách đáng kinh ngạc.
Không chỉ các dạng cơ thể tiến hóa độc lập mà cả các cơ quan và cấu trúc khác cũng vậy. Con người có mắt được thiết kế như một máy ảnh phức tạp với một thấu kính, mống mắt và võng mạc. Mực và bạch tuộc, là động vật thân mềm và có họ hàng gần hơn với ốc sên và trai, cũng tiến hóa mắt với các thành phần tương tự.
Nhìn chung, mắt có thể đã tiến hóa độc lập tới 40 lần ở các nhóm động vật khác nhau. Ngay cả sứa hộp, loài không có não, cũng có mắt với thấu kính ở gốc bốn xúc tu.
Đôi mắt của sứa hộp. Những động vật không xương sống ở gần gốc của cây tiến hóa động vật có những đôi mắt phức tạp.
Càng nhìn ra tự nhiên, chúng ta càng thấy nhiều trường hợp tương tự. Các cấu trúc như hàm, răng, tai, vây, chân và cánh đều tiếp tục phát triển độc lập trên cây sự sống của động vật.
Gần đây hơn, các nhà khoa học phát hiện ra sự hội tụ cũng xảy ra ở cấp độ phân tử. Các phân tử opsin trong mắt chuyển đổi các photon ánh sáng thành năng lượng hóa học và cho phép con người nhìn thấy. Và nó có sự tương đồng chặt chẽ với các phân tử trong mắt ở sứa hộp. Kỳ lạ hơn nữa, các loài động vật khác nhau như cá voi và dơi có sự hội tụ nổi bật trong các gen cho phép chúng định vị bằng tiếng vang.
Con người có thực sự độc đáo?
Nhiều thứ mà chúng ta muốn nghĩ rằng đó là thứ đã làm cho con người trở nên đặc biệt, hóa ra đã được tái phát minh bởi quá trình tiến hóa ở những loài khác. Một số loài quạ có trí thông minh để giải quyết nhiều vấn đề và cùng với cú, chúng có thể sử dụng các công cụ đơn giản.
Bạch tuộc vân (Amphioctopus marginatus) biết dùng mọi thứ xung quanh để ngụy trang.
Cá voi và cá heo có cấu trúc xã hội phức tạp và bộ não lớn của chúng cho phép chúng phát triển ngôn ngữ. Cá heo sử dụng các công cụ như bọt biển để che mũi khi chúng tìm kiếm thức ăn dưới khu vực đáy biển có đá. Bạch tuộc cũng sử dụng các công cụ và biết cách học hỏi từ việc xem điều gì xảy ra với những con bạch tuộc khác.
Nếu mọi thứ tiếp tục phát triển theo những cách tương tự ở đây trên Trái đất, thì có khả năng chúng cũng sẽ đi theo một quá trình liên quan nếu sự sống đã phát triển ở những nơi khác trong vũ trụ. Điều đó có thể có nghĩa là những sinh vật ngoài trái đất sẽ trông ít xa lạ và quen thuộc hơn chúng ta mong đợi.