Kho dữ liệu khổng lồ góp phần lý giải những hình thù kỳ lạ của trứng côn trùng

Một số loài côn trùng đẻ ra trứng hình xúc xích, elip hay thậm chí là hình dẹt.

Theo chiều kim đồng hồ: trứng của bướm hairstreak (Jamelnus evagoras), trứng của dế mèn hai đốm (Gryllus bimaculatus), trứng của bọ Bông tai (Oncopeltus fasciatus) và trứng loài ruồi Hawaii (Drosophila mimica). Ảnh: S.H. Church và S. Donoughe.

Hãy nhìn xuống móng tay mình, bạn sẽ hình dung ra kích thước quả trứng côn trùng lớn nhất thế giới của loài bọ cánh cứng Đào Hang Bolboleaus hiaticollis. Trứng nhỏ nhất thuộc về loài ong Platygaster vernalis, chỉ bằng một nửa chiều rộng sợi tóc mỏng nhất từng được ghi lại.

Kích thước trứng côn trùng được chia làm 8 cấp và có nhiều hình dạng đẹp tuyệt vời, theo một kho dữ liệu mới chứa gần 10.500 mô tả về trứng của khoảng 6.700 loài côn trùng. Nhóm nghiên cứu của Đại học Harvard - tác giả tập hợp các dữ liệu này- cho rằng họ đã tìm thấy nguyên nhân của sự biến hóa đó. Trong một phân tích độc lập, các nhà nghiên cứu xác định rằng địa điểm côn trùng đẻ trứng - ví dụ, trong nước hoặc trong cơ thể của các sinh vật khác - giúp giải thích một phần đa dạng sinh học theo thời gian. Cơ sở dữ liệu và nghiên cứu nói trên được công bố ngày 3 tháng 7 trên tạp chí “Dữ liệu khoa học và tự nhiên” (Scientific Data and Nature).

“Những quả trứng cung cấp một cửa sổ tuyệt vời để quan sát quá trình tiến hóa và tác động sinh thái của sự sinh sản các loài vật", Mary Stoddard - nhà sinh học tiến hóa tại Đại học Princeton - cho biết. Stoddard và các đồng nghiệp đã phân tích hơn 47.000 bức ảnh về trứng của 1.400 loài chim trong một nghiên cứu năm 2017, trong đó họ tìm thấy mối liên hệ giữa hình dạng trứng chim và khả năng bay lượn của nó. “So với chim, côn trùng đẻ trứng hoang dã hơn hẳn”, cô nói. Một số trứng côn trùng có hình cầu hoặc elip, nhưng một số khác nhìn giống đầu mũi tên hoặc thuôn dài như xúc xích.

Để phân tích cơ sở dữ liệu về trứng côn trùng, nhóm nghiên cứu đã phát triển chương trình trích xuất kích thước trứng từ văn bản và hình ảnh trong 1.756 ấn phẩm đã số hóa, từ đó thu về kích thước và hình dạng của trứng thuộc 500 họ côn trùng khác nhau.

Cassandra Extavour, nhà sinh vật học tiến hóa ở Đại học Harvard, cho biết trứng chỉ đơn thuần là những tế bào đơn không có các đặc tính phức tạp gây rối loạn phép so sánh, nên chúng là điểm khởi đầu tuyệt vời để nghiên cứu cách mà loài côn trùng phát triển. Phân tích các dữ liệu về trứng cho thấy sự đa dạng sinh học đáng kinh ngạc. Tuy nhiên, trong đó, nhiều nhóm côn trùng đã hội tụ các thiết kế tương tự như hình cầu hoặc thon dài, theo Samuel Church, nhà sinh học tiến hóa tại Đại học Harvard.

Kích thước trung bình của trứng bọ cánh cứng Đào Hang - cuối cùng bên phải - gấp khoảng 800 triệu lần quả trứng nhỏ nhất - cuối cùng bên trái - thuộc về loài ong bắp cày. Một phân tích về hàng ngàn trứng côn trùng cho thấy những quả trứng lớn hơn có xu hướng được chôn dưới đất hoặc giấu dưới lớp lá khô trong rừng, trong khi những quả nhỏ hơn được đẻ ra trong nước hoặc trong cơ thể động vật khác. (Ảnh: S. H. Church Et Al/Biorxiv.org)

Các nhà khoa học trước đây đã đề xuất giả thuyết về những điểm tương đồng đó: những quả trứng lớn có hình dáng thon dài vì giúp con cái dễ đẻ hơn. Nhưng sử dụng các phân tích phát sinh và số liệu thống kê, Church và các đồng nghiệp của ông không tìm thấy cơ sở nào bảo vệ quan điểm đó. Ngay cả giả thuyết có vẻ đơn giản rằng trứng hơn có liên quan đến kích thước cơ thể khi trưởng thành đã được chứng minh là không thỏa đáng với nhiều loài côn trùng, nhóm nghiên cứu cho biết.

Thay vào đó, cách lý giải khả quan nhất về hình dạng của một quả trứng là nơi nó được sinh ra, theo báo cáo nghiên cứu. Cụ thể, những quả trứng được đẻ trong hoặc trên mặt nước sẽ nhỏ nhắn và tròn trịa, trong khi trứng được đẻ bên trong một con vật khác có xu hướng nhỏ hơn và bất đối xứng hơn, với một đầu hơi nhỉnh so với đầu kia. Trứng côn trùng đẻ trong lòng đất hoặc dưới lá khô sẽ có kích thước lớn hơn. Kích thước trứng cũng không có sự tương quan với tốc độ phát triển và đối với nhiều loài côn trùng, chưa tìm thấy liên hệ giữa kích thước trứng với kích thước cơ thể trưởng thành.