Công nghệ DNA mới khiến chúng ta phải "vẽ lại" cây tiến hóa

Nếu bạn thấy mình có ngoại hình khác với những người thân ruột thịt, hẳn bạn đã cảm giác bị tách biệt với gia đình ở góc độ nào đó. Nếu còn là một đứa trẻ, trong những khoảnh khắc nào đó của cuộc đời, bạn thậm chí còn nghĩ đó là một dấu hiệu cho thấy bạn được nhận làm con nuôi.

Và nghiên cứu mới của các nhà sinh vật học cho thấy, ngoại hình giống như "ánh trăng lừa dối" khi để cập đến khía cạnh gia đình. Những công nghệ DNA mới đã làm lung lay cây họ nhiều loài động thực vật. Chẳng hạn linh trưởng, trong đó gồm cả con người, từng được cho là họ hàng gần của dơi vì một số điểm tương đồng trong bộ xương và bộ não. Tuy nhiên, dữ liệu DNA mới nhất lại xếp chúng ta vào một nhóm gồm các loài gặm nhấm như chuột hay thỏ. Ngạc nhiên hơn, loài dơi hóa ra có quan hệ họ hàng gần gũi với bò, ngựa và thậm chí là tê giác. Nghe cứ sai sai!

Các nhà khoa học vào thời Darwin và trong phần lớn thế kỷ 20 chỉ có thể tìm ra các nhánh cây tiến hóa của sự sống, bằng cách xem xét cấu trúc và sự xuất hiện của động thực vật. Các dạng sống được nhóm lại theo những điểm tương đồng, được cho là đã tiến hóa cùng nhau. Khoảng 3 thập kỷ trước, các nhà nghiên cứu bắt đầu sử dụng dữ liệu DNA để xây dựng "cây phân tử". Nhiều cây đầu tiên dựa trên dữ liệu DNA mới lại cho thấy trái ngược với những cây cổ điển.

Công nghệ DNA mới đã làm lung lay cây họ nhiều loài động thực vật.

Con lười, thú ăn kiến, tê tê, thú có mai và chim sơn ca từng được cho là thuộc cùng một nhóm gọi là edentates ("không có răng"), vì chúng có chung các khía cạnh giải phẫu. Cây phân tử cho thấy, những đặc điểm này tiến hóa độc lập trong nhiều nhánh khác nhau của cây tiến hóa các loài động vật có vú. Nó cũng chỉ ra loài aardvarks - loài lợn đất (lợn đào đất) - có liên quan chặt chẽ hơn với voi, trong khi tê tê có liên quan chặt chẽ với mèo và chó.

Có một bằng chứng quan trọng khác quen thuộc với Darwin và những người cùng thời với ông. Darwin lưu ý rằng các loài động vật và thực vật dường như có chung tổ tiên gần nhau nhất thường được tìm thấy gần nhau về mặt địa lý. Nơi sống của các loài là một chỉ số mạnh mẽ khác mà chúng có liên quan với nhau: các loài sống gần nhau có nhiều khả năng có chung một cây họ hơn.

Một nghiên cứu gần đây đã tham chiếu chéo vị trí, dữ liệu DNA và diện mạo của một loạt các loài động vật và thực vật. Các nhà khoa học đã xem xét cây tiến hóa dựa trên ngoại hình hoặc phân tử của 48 nhóm động vật và thực vật, bao gồm dơi, chó, khỉ, thằn lằn và cây thông. Cây tiến hóa dựa trên dữ liệu DNA có khả năng khớp với vị trí của loài cao hơn 2/3 so với bản đồ tiến hóa truyền thống. Nói cách khác, những cây trước đây cho thấy một số loài có quan hệ họ hàng với nhau dựa trên ngoại hình. Nhưng nghiên cứu mới cho thấy chúng ít có khả năng sống gần nhau hơn rất nhiều so với các loài được liên kết bởi dữ liệu DNA.

Cây phân tử có những màu này được nhóm lại với nhau tốt hơn cây hình thái, cho thấy sự thống nhất chặt chẽ hơn giữa các phân tử với địa lý sinh học.

Có vẻ những sự tiến hóa đang không ngừng phát minh ra các giải pháp mới, gần như không có giới hạn. Các loài động vật có thể trông giống nhau một cách đáng kinh ngạc vì chúng đã tiến hóa để cùng làm những công việc giống nhau hay có lối sống tương tự. Các loài chim, dơi và pterosaurs đã tuyệt chủng có đôi cánh mạnh mẽ để bay, nhưng tổ tiên của chúng đều có chân trước để đi trên mặt đất.

Các hình dạng và cơ tương tự của cánh phát triển trong các nhóm khác nhau, bởi vật lý tạo ra lực đẩy và lực nâng trong không khí luôn giống nhau. Nó cũng giống như ở đôi mắt của động vật, có thể đã tiến hóa 40 lần ở động vật chỉ với vài "thiết kế" cơ bản. Đôi mắt của con người có nhiều điểm giống với mắt của loài mực với một thấu kính kết tinh, mống mắt, võng mạc và các sắc tố thị giác. Trong khi mực có quan hệ họ hàng gần với ốc, sên và trai hơn chúng ta. Còn nhiều họ hàng thân mềm của chúng chỉ có đôi mắt đơn giản nhất.

Loài chuột chũi tiến hóa thành những sinh vật mắt mù, chúng có quan hệ họ hàng với ít nhất 4 loài, trên các lục địa khác nhau và các cành khác nhau của nhánh động vật có vú của cây tiến hóa. Chẳng hạn như chuột chũi châu Úc có túi có quan hệ họ hàng gần hơn với chuột túi, chuột chũi vàng châu Phi có quan hệ họ hàng gần hơn với chim sơn ca, chuột chũi châu Phi (động vật gặm nhấm) và chuột chũi châu Âu và Bắc Mỹ có họ hàng gần hơn với nhím hơn...tất cả đều phát triển theo một con đường tương tự.

Cây tiến hóa của Ernst Haeckel.

Cho đến khi khi công nghệ giải trình tự gene rẻ và hiệu quả trong thế kỷ 21 ra đời, ngoại hình của các sinh vật thường là tất cả những gì các nhà sinh học tiến hóa phải vào cuộc. Trong khi Darwin (1859) chỉ ra rằng tất cả sự sống trên Trái đất đều liên quan đến một cây tiến hóa duy nhất, thì các nhánh của nó được vẽ khá sơ dài.

Nhà giải phẫu học Ernst Haeckel (1834-1919) là một trong những người đầu tiên vẽ cây tiến hóa, nhằm cố gắng chỉ ra các nhóm chính của các dạng sống có liên quan như thế nào. Các bản vẽ của Haeckel đã thực hiện những quan sát tuyệt vời về những sinh vật sống có ảnh hưởng đến nghệ thuật và thiết kế trong thế kỷ 19 và 20.

Các cây gia đình của ông hầu như dựa hoàn toàn vào cách những sinh vật đó trông và phát triển dưới dạng phôi. Nhiều ý tưởng của ông về các mối quan hệ tiến hóa vẫn được lưu giữ cho đến gần đây. Khi việc thu thập và phân tích một khối lượng lớn dữ liệu phân tử ngày càng trở nên dễ dàng và rẻ hơn, sẽ có nhiều điều bất ngờ hơn cho chúng ta.

Cập nhật: 29/06/2022 VNReview