Cá rồng đã tiến hóa như thế nào để phát ra ánh sáng đỏ?

Cá rồng là những sinh vật có vẻ ngoài đáng sợ, sống tại các vùng nước tối của đáy biến. Môi trường sống của chúng không khuyến khích việc sử dụng mắt để nhìn hay khả năng nhìn thấy màu sắc. Tuy nhiên, một số loài cá rồng lại tiến hóa rất nhanh: chúng chuyển từ nhạy cảm với ánh sáng xanh sang nhạy cảm với ánh sáng đỏ.

Đây là một điều kỳ lạ vì đáy biển không phải là nơi mà những tiến hóa như thế hay diễn ra. “Đáy biến luôn tối om và chẳng có gì thay đổi. Phải có gì đó khác ở dưới đó gây ra sự tiến hóa về thị giác này", Christopher Kenaley, một nhà nghiên cứu sinh học của Đại học Harvard nói với Live Science.

Nguyên nhân gây ra sự tiến hóa nói trên có khả năng là sự phát quang sinh học tự thân của cá rồng cũng như những sinh vật đáy biển khác.

Cá rồng có hàm và răng lớn hơn rất nhiều so với cơ thể, sống ở độ sâu 200 - 2.000m so với mặt nước biển. Khoảng 95% các loài sinh vật ở độ sâu này có thể nhìn thấy ánh sáng xanh, đồng thời cũng có khả năng phát quang sinh học.

Chúng phát sáng để dụ con mồi tới, giao tiếp với nhau hoặc ngụy trang trong luồng ánh sáng mờ từ trên mặt biển. Một số loài như cá râu còn có các sợi cơ phát sáng màu xanh.

Cá rồng có thể chuyển từ nhạy cảm với ánh sáng xanh sang nhạy cảm với ánh sáng đỏ. (Nguồn: livescience.com)

Mặc dù màu xanh là màu mặc định dưới biển, có 9 loài cá rồng lại có thể nhìn thấy và tự phát quang màu đỏ.

Để xây dựng lại lịch sử tiến hóa của cá rồng, các nhà nghiên cứu đã xem xét sự khác biệt trong các chuỗi gene lập trình nên rhodopsin - sắc tố nhạy cảm với ánh sáng cũng như ba gene khác trong các mẫu từ 23 nhóm cá rồng. Để khẳng định khi nào các nhóm cá rồng phân tách khỏi nhau trong quá trình tiến hóa, các nhà nghiên cứu còn sử dụng tuổi thọ ước tính của các mẫu hóa thạch.

Họ kết luận rằng khả năng nhìn thấy màu đỏ của cá rồng tiến hóa cách đây khoảng 15 triệu năm trước. Các loài nhìn thấy ánh sáng đỏ có khả năng phát ra ánh sáng này với bước sóng dài. Để phát ra ánh sáng, chúng sử dụng các cơ quan phát ra ánh sáng nằm ở trước cầu mắt. Ánh sáng đỏ không thể dụ dỗ con mồi vì phần lớn chúng không nhìn thấy, nhưng nó cho phép cá rồng dễ dàng nhìn thấy con mồi của chúng.

Khoảng 4 triệu năm trước, một số loài cá nhìn thấy màu đỏ lại chuyển về nhìn thấy màu xanh. Các phân tích của nhóm nghiên cứu cho rằng hai nhóm cá hiện đại có khả năng nhìn thấy màu xanh có tổ tiên có khả năng nhìn thấy màu đỏ.

“Giờ chúng tôi đã hiểu rằng tiến hóa thị giác có thể xảy ra rất nhanh trong một môi trường không có nhiều sự thay đổi”, Kenaley chia sẻ.

Sự phát quang sinh học được cho là nguyên nhân của sự thay đổi về thị giác này. Những sinh vật này có một enzyme tên là coelenterazine. Được các động vật có xương sống sử dụng để trung hòa các gốc tự do, enzim này tạo ra photon hay các phân tử ánh sáng. Sau khi được lọc qua các mô của cơ quan phát sáng, ánh sáng tạo ra có màu xanh. So với các ánh sáng có màu khác, ánh sáng xanh đi sâu hơn vào lòng biển, do đó các sinh vật sống sâu dưới biển có khả năng nhìn thấy ánh sáng này.

Cá rồng đã thay đổi quá trình trên để phát ra ánh sáng đỏ, và sự tiến hóa này cùng kéo theo khả năng nhìn thấy ánh sáng đỏ.

Nghiên cứu này đã đưa ra quan điểm đối lập với các nghiên cứu trước đó về khả năng nhìn thấy ánh sáng đỏ đã tiến hóa ít nhất hai lần riêng biệt. Trong khi đó, các nghiên cứu về gene khác phân chia các loài cá có khả năng nhìn thấy ánh sáng xanh và đỏ thành hai nhóm khác nhau lại chưa đưa ra được bằng chứng nào về việc một loài tổ tiên nhìn thấy ánh sáng đỏ lại quay về nhìn thấy ánh sáng xanh.