Đôi sừng to khiến cơ quan giao phối nhỏ

Theo hai nhà sinh vật học thuộc đại học Indiana Bloomington, các đặc điểm phô trương đôi khi kì quái làm tăng cơ hội tìm kiếm bạn tình của loài vật cũng có tác động đến quá trình phân tách sinh sản của quần thể cũng như quá trình tiến hóa hình thành loài mới.

Trên số ra tháng 9 năm 2008 tờ Evolution, Armin Moczek và Harald Parzer đã tìm hiểu các con đực thuộc 4 quần thể bọ cánh cứng có sừng Onthophagus taurus nằm tách biệt nhau về vị trí địa lý. Chúng khác biệt khá rõ rệt về kích cỡ cơ quan giao cấu của con đực. Chọn lọc tự nhiên cũng tác động đến bộ phân đối xứng bên kia – chính là đôi sừng trên đầu con vật.

Moczek cho biết: “Các nhà sinh học đã biết được rằng ở những con bọ cánh cứng có một sự đầu tư cân bằng giữa các đặc điểm giới tính thứ yếu và các đặc điểm giới tính chủ yếu. Khi đôi sừng càng lớn, cơ quan giao cấu càng nhỏ và ngược lại. Điều mà chúng ta vẫn chưa biết là mức độ thường xuyên cũng như tốc độ của sự việc xảy ra trong tự nhiên, liệu điều này có thể ảnh hưởng đến quá trình hình thành loài mới hay không”.

Cấu trúc có liên quan trực tiếp đến tập tính giao phối được coi là các đặc điểm giới tính chủ yếu, trong khi các cơ quan dùng để chiến đấu như sừng cũng như các đặc điểm dùng để lôi cuốn con khác giới như bộ lông rực rỡ của chim giáo chủ, hay tiếng gọi trầm vang sâu lắng của ếch ương được coi là các đặc điểm giới tính thứ yếu.

Các nhà sinh học tiến hóa tin rằng những thay đổi trong kích cỡ và hình dạng của cơ quan giao phối có thể thúc đẩy sự hình thành loài bằng cách tạo ra các cá thể không phù hợp về mặt sinh sản trong các quần thể khác nhau. 

Sự khác biệt trong kích cỡ sừng của những con bọ cánh cứng có sừng có lẽ là kết quả của những biến đổi tiến hóa ủng hộ quá trình hình thành loài mới. Trên ảnh là hình các con đực thuộc hai loài bọ cánh cứng O. watanabei và O. sagittarius thuộc họ Onthophagus. (Ảnh: Armin Moczek)

Loài bọ cánh cứng O. taurus là loài bản địa ở Italy, chúng tồn tại tách biệt chỉ vì các hoạt động của con người. Theo Moczek và Parzer, điều này có nghĩa là sự phát triển chệch hướng đáng kể mà họ quan sát được ở đôi sừng cũng như kích cỡ cơ quan giao phối của bọ O. taurus chắc chắn chỉ xảy ra trong một quá trình cực ngắn – khoảng 50 năm hoặc ít hơn nữa.

Mặc dù nhiều người trong chúng ta buộc phải tin nhưng biến đổi trong kích cỡ cơ quan sinh sản ở các loài thường có xu hướng ở mức thấp, trong đó bao gồm cả bọ cánh cứng cũng như con người. Thế nhưng 4 quần thể bọ cánh cứng O. taurus mà Moczek và Parzer nghiên cứu tại Hoa Kỳ (bắc Carolina), Italy, Tây Úc và Đông Úc điều cho thấy những biến đổi đáng kể ở cả đôi sừng cũng như độ dài cơ quan sinh dục ngoài với mức độ chênh lệch là 3,5 lần khi nói đến danh mục “đầu tư” mà các nhà khoa học lập ra có bao gồm kích cỡ cơ thể.

Họ đã nghiên cứu 10 loài Onthophagus khác, đúng như dự đoán, họ đã phát hiện được rất nhiều đặc điểm khác biệt giữa các loài từ đôi sừng đến kích cỡ cơ quan giao phối. Theo Moczek, điều này cho thấy sự cân bằng giữa các đặc điểm giới tính chủ yếu và thứ yếu vẫn tiếp tục nhào nặn nên con đường phân tách của loài sau khi quá trình hình thành loài đã xảy ra.

Tốc độ và cường độ phân tách ở loài O. taurus ẩn chứa điều gì đó khác thường. Tại sao kích cỡ cơ quan giao phối có thể được duy trì nghiêm ngặt trong quần thể của một loài mà vẫn thay đổi không ngừng?

Moczek giải thích: “Khi nói về tình trạng của một loài, điều quan trọng là không thay đổi quá nhiều. Có rất nhiều bằng chứng chứng tỏ rằng trong một loài hay trong quần thể của loài, chọn lọc tự nhiên đã duy trì các đặc điểm sinh dục. Nhưng nếu các đặc điểm giới tính chủ yếu có liên quan đến các đặc điểm khác có khả năng biến đổi nhanh thì sẽ hình thành nên cái mà chúng tôi coi là cơ chế thú vị có khả năng tách biệt các quần thể về mặt sinh sản”.

Độ dài đôi sừng cũng như hình dạng của nó biến đổi vì nhiều lý do. Ở các loài có mật độ dày đặc, chiến đấu (ưu tiên đôi sừng lớn) có thể không phải là một chiến lược hiệu quả để giành được bạn tình. Khi nhưng con đực hung hăng đánh nhau thì một con đực nhỏ xíu khác cũng với đôi sừng nhỏ có thể dễ dàng áp dụng chiến lược tinh quái để chiếm được con cái chưa có bạn tình. Trong hoàn cảnh này, giảm đầu tư vào đôi sừng sẽ mang lại cơ quan giao phối lớn hơn. Tương tự, ở quần thể có mật độ cá thể thưa hơn, hầu hết bọ cánh cứng đực giành nhiều thời gian để chiến đấu. Những con có sừng dài và lớn hơn có ưu thế hơn nên cũng dẫn đến cơ quan sinh dục ngoài có kích cỡ nhỏ.

Moczek nói: “Nếu chỉ cần thế để biến đổi cơ quan sinh dục ngoài thì việc tạo ra loài mới đơn giản hơn chúng ta nghĩ”.

Quan điểm cho rằng kích cỡ cơ quan sinh dục ngoài có liên hệ với nguồn gốc của loài không phải là mới. Nhưng sự liên hệ của chúng khiến các nhà sinh học tiến hóa phải đau đầu. Các cá thể của hầu hết các loài không chọn bạn tình dựa trên kích cỡ cũng như hình dạng của cơ quan sinh dục. Trên thực tế, cơ quan sinh dục ngoài có thể không có vai trò gì chỉ khi con đực tiến tới giai đoạn ve vãn sau cùng.

Mô hình “khóa và chìa khóa” ban đầu về sự tách biệt sinh sản do L. Dufour đề xuất lần đầu tiên vào năm 1844 nhằm giải thích tại sao một số loài rất giống nhau về diện mạo nhưng lại không thể giao phối. Nghiên cứu được thảo luận trên tờ Evolution nhận được sự hỗ trợ từ Quỹ khoa học quốc gia.

Tham khảo:
Harald F. Parzer and Armin P. Moczek. Rapid Antagonistic Coevolution Between Primary And Secondary Sexual Characters In Horned Beetles. Evolution, 2008; DOI: 10.1111/j.1558-5646.2008.00448.x