Ếch biến đổi giới tính thường xuyên hơn chúng ta tưởng

Ếch từng được chứng minh là có thể đổi giới tính trong môi trường ao hồ bị ô nhiễm. Tuy nhiên, nghiên cứu mới cho thấy, điều tương tự xảy ra trong cả các khu rừng nguyên sinh.

Vậy điều gì xác định giới tính của loài vật này là đực hay cái? Đối với ếch, giới tính phức tạp hơn nhiều so với chúng ta nghĩ.

Theo National Geographic, với một số sinh vật, như bò sát và cá, giới tính có thể bị ảnh hưởng nặng nề bởi môi trường. Ví dụ, rùa biển lớn lên trong cát ấm có xu hướng trở thành con cái nhiều hơn. Tuy nhiên, động vật có vú thì bị ràng buộc nhiều hơn về di truyền học: Nếu bạn là con trai về gene từ trong bụng mẹ, bạn sẽ có xu hướng phát triển ra bên ngoài như vậy.

Động vật lưỡng cư như ếch thuộc vào khoảng giữa. Chúng chủ yếu bị ảnh hưởng bởi di truyền, nhưng môi trường cũng đóng vai trò quan trọng. Trong phòng thí nghiệm, một số chất gây ô nhiễm nhất định như estrogen tổng hợp và thuốc diệt cỏ đã được chứng minh khiến ếch đực về gene phát triển ra bên ngoài như con cái.

Một con kỳ giông.

Nghiên cứu mới chỉ ra điều này xảy ra trong tự nhiên. Vào năm 2014, một bài báo trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ đã phát hiện ra rằng dòng chảy ô nhiễm vào các ao ngoại ô nước này có thể khiến ấu trùng đực của động vật lưỡng cư phát triển thành con cái.

Nhóm các nhà khoa học trên tiếp tục nghiên cứu và nhận thấy rằng việc chuyển đổi giới tính cũng diễn ra ở các ao trong rừng nguyên sơ hơn, đồng nghĩa với việc đây cũng là một hiện tượng tự nhiên, ít nhất là ở loài này.

Một con ếch cây tại Đại học Catholic, Ecuador.

Một nghiên cứu được công bố vào tháng 2 trên tạp chí PeerJ đã phát hiện những con ếch đổi giới tính trong phần lớn các vùng nước được nghiên cứu. Các nhà khoa học không tìm thấy mối liên hệ giữa mức độ tác động của con người tới môi trường ao với tỷ lệ số ếch đổi giới tính.

Rick Shine – chuyên gia nghiên cứu tại Đại học Macquarie và Đại học Sydney (Úc) cho biết: "Không chỉ là câu chuyện về ô nhiễm. Nghiên cứu cho thấy ếch có thể điều chỉnh giới tính của chúng theo hoàn cảnh môi trường", có thể bao gồm sự thay đổi nhiệt độ hoặc một số yếu tố môi trường khác.

"Điều này nghe có vẻ hơi phức tạp với loài không phải động vật bậc cao như ếch, nhưng các nghiên cứu gần đây đã ghi nhận chính xác sự "tinh vi" tương tự ở một vài loài thằn lằn" và các động vật khác, Shine cho biết.

Ếch Budgett tại Thủy cung Quốc gia ở Baltimore

Nghiên cứu môi trường ao

Các chuyên gia đã nghiên cứu những con ếch xanh (Rana clamitans) tại 18 ao ở Connecticut khác nhau về mức độ phát triển ngoại cảnh, 4 trong số này là các ao nằm hoàn toàn trongrừng.

Nhóm nghiên cứu phân tích giới tính kiểu gene của ếch, sử dụng một kỹ thuật di truyền mới và so sánh với thể hiện bên ngoài (hay kiểu hình giới tính) của những con vật này. Họ cũng tìm các tế bào giống như trứng trong tinh hoàn ếch.

Ếch xanh cái có hai nhiễm sắc thể X, trong khi con đực có X và Y. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng con đực vượt trội về số lượng so với con cái tại 17/18 ao. Trong 7 ao, họ tìm thấy những con ếch cái về gene nhưng phát triển thành con đực (con đực XX), và trong 8 ao, họ ghi nhận những con ếch đực về gene phát triển thành con cái (con cái XY). Tỷ lệ đổi giới tính trung bìnhlà dưới 5%, nhưng đạt tới 10% tại 1 ao.

11 trong số các ao có số lượng đáng kể ếch đực có tế bào giống trứng trong tinh hoàn. Trong 1 ao nằm trongrừng, 44% những con ếch có các đặc điểm "giao thoa" này, mặc dù phần lớn các ao được nghiên cứu còn lại thì tỷ lệ thấp hơn.

Các nhà nghiên cứu không thể lý giải tại sao một số ao có mức độ đổi giới tính hoặc số lượng ếch đổi giới cao hơn những ao còn lại. Có vẻ như không liên quan trực tiếp đến nhiệt độ, hóa chất tổng hợp hay một yếu tố khác mà nhóm nghiên cứu đo được, nhà nghiên cứu Max Lambert của Đại học California (Berkeley) cho biết.

Một con sa giông bụng đỏ.

Gene mạnh hơn?

Lambert giải thích rằng ếch đực đôi khi có thể phát triển tự nhiên các tế bào cái. Có thể hình dung một cá thể XX bắt đầu phát triển buồng trứng, nhưng sau đó, trong giai đoạn ấu trùng lại chuyển sang trở thành một con đực và một số tế bào giống như trứng vẫn còn. Nhưng điều này cũng có thể xảy ra trong các điều kiện môi trường chưa được xác định, có thể khiến một số tế bào cái phát triển trong khi cá thể phát triển tinh hoàn.

Nhà nghiên cứu cho biết: "Cả 2 giả thiết đều có thể đúng, và hiện tại nguyên nhân của sự đổi giới này vẫn là một bí ẩn".

Ở ếch, sự phát triển giới tính (và đổi giới) xảy ra khi động vật vẫn còn là ấu trùng, hay nòng nọc. Khi ếch đến tuổi trưởng thành, chúng không thể đổi giới tính nữa, Lambert nói thêm.

Mặc dù có vẻ không tuân theo tự nhiên, nhưng sự đổi giới ở ếch ít nhất có ích cho việc tăng cường đa dạng di truyền, Jodi Rowley, một nhà sinh vật học về lưỡng cư tại Đại học New South Wales (Úc) đồng thời là nhà thám hiểm thuộc kênh truyền hình National Geographic, cho biết.

"Thông thường những con đực chỉ truyền nhiễm sắc thể Y cho con của chúng và không thể tái tổ hợp như nhiễm sắc thể X", Row Rowley giải thích.

"Vì vậy, việc có một con cái với nhiễm sắc thể Y mang lại sự thay đổi cho nhiễm sắc thể Y để tạo ra các phiên bản mới ‘khỏe mạnh hơn' và có thể loại bỏ một số đột biến xấu".

Ô nhiễm vẫn gây hại cho ếch

Các nhà khoa học cảnh báo, những phát hiện này không làm nhẹ đi ảnh hưởng của các chất ô nhiễm như thuốc diệt cỏ atrazine đang được sử dụng rộng rãi.

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, trong phòng thí nghiệm, trứng ếch tiếp xúc với chỉ 0,1 phần tỷ atrazine dẫn đến tỷ lệ con cái lớn hơn so với nhóm trứng ếch đối chứng không bị ảnh hưởng, theo nghiên cứu của Tyler Hoskins tại Đại học Purdue.

"Không còn nghi ngờ gì nữa, chúng ta đang thải chất ô nhiễm vào đường nước và những hóa chất này có thể gây ra thay đổi giới tính", theo Row Rowley.

"Nghiên cứu cho thấy sự thay đổi giới tính xảy ra tương đối thường xuyên đối với một loài, nhưng còn quá sớm để biết mức độ lan rộng của nó ở khắp nơi... và trong khoảng 7.000 loài ếch được biết đến".

Đối với Shine, nghiên cứu này chỉ là một ví dụ khác về việc "chúng ta hiểu rất ít về một số loài động vật phổ biến nhất trên hành tinh".