Tiến hóa gen trong tai dơi

Nghiên cứu mới do đại học Bristol thực hiện cho thấy khả năng định vị bằng tiếng vang có thể tiến hóa nhiều hơn một lần ở dơi.

Giáo sư Gareth Jones thuộc đại học Bristol và tiến sĩ Stephen Rossiter thuộc đại học Queen Mary, London, cùng sự cộng tác của các đồng nghiệp từ đại học East China Normal tại Thượng Hải, đã nghiên cứu sự tiến hóa của một gen gọi là Prestin ở dơi – loài động vật có vú với thính giác rất nhạy ở tần số cao

Prestin mã hóa protein cho tế bào lông bên ngoài – cấu trúc nhỏ bé của tai trong đem lại thính giác cực nhạy cho loài động vật có vú này. Những đột biến quan trọng xuất hiện khi con vật được sinh ra dẫn đến sự tiến hóa của Prestin từ những protein tương tự. Đã có những tranh cãi về sự thay đổi đôi chút của Prestin khi loài dơi đã tiến hóa

Các nhà khoa học đã nghiên cứu chuỗi ADN Prestin ở các loài dơi định vị bằng âm thanh và loài dơi ăn quả không định vị bằng âm thanh. Họ phát hiện rằng các đoạn gen tiến hóa tương tự nhau ở những loài dơi định vị bằng âm thanh có quan hệ họ hàng xa. Tuy nhiên họ không thể tìm thấy bất cứ bằng chứng nào về sự thay đổi gen Prestin ở dơi ăn quả, điều này được dự đoán trước từ khiếm khuyết của hoạt động thính giác ở tần số cao của loài dơi này. 

Nếu Prestin thực sự giúp dơi nghe được tiếng vọng lại ở tần số cao, thì kết quả nghiên cứu củng cố cho quan điểm cho rằng khả năng định vị bằng âm thanh tiến hóa nhiều hơn một lần ở dơi. Sự tiến hóa độc lập cùng một đặc điểm ở họ hàng xa được gọi là hiện tượng hội tụ, thuật ngữ thường được sử dụng để miêu tả đặc điểm thể chất của các loài sống trong môi trường tương tự nhau và phải đối mặt với áp lực chọn lọc giống nhau, ví dụ như gai ở loài nhím. Ví dụ về hiện tượng hội tụ ở cấp độ phân tử là rất hiếm.

Giáo sư Jones và Tiến sĩ Rossiter cho biết: “Nếu nghe là một bộ môn trong Olympic, loài dơi định vị bằng âm thanh sẽ là một ứng cử viên sáng giá cho huy chương. Tai của chúng có thể nghe được âm thanh ở tần số cao hơn bất cứ động vật có vú nào vì chúng cần nghe được âm thanh dội lại từ siêu âm mà chúng phát ra”.

“Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã phát hiện thực tế đáng quan tâm rằng những loài dơi định vị bằng âm thanh không nhóm chung với nhau trong cây tiến hóa, thay vào đó, một số có quan hệ họ hàng gần gũi hơn với người bà con không định vị bằng âm thanh, loài dơi ăn quả. Điều này làm nảy sinh nghi vấn khả năng định vị bằng âm thanh ở dơi tiến hóa nhiều hơn một lần hay loài dơi ăn quả mất khả năng định vị bằng âm thanh”.

“Các nhà sinh vật học tiến hóa từ lâu đã quan niệm rằng đồng dạng về hình thái học không phản ánh mối quan hệ tiến hóa giữa các loài vật vì hiện tượng tiến hóa hội tụ. Đời sống tương tự có thể khiến những loài vật có quan hệ họ hàng xa trở nên rất giống nhau khi chúng sống trong môi trường giống nhau và chọn lọc tự nhiên sẽ đem lại những kết quả giống nhau”.

“Điều tương tự có vẻ đúng đối với các chuỗi gen – nhu cầu định vị bằng âm thanh có thể khiến các gen phát triển theo cấu trúc giống nhau. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy các nhà khoa học nên thận trọng khi đưa ra kết luận về những mối quan hệ tiến hóa trên cơ sở gen di truyền. Do gen di truyền có khả năng tham gia vào các chức năng quan trọng nên cũng có thể được tạo thành bởi tiến hóa hội tụ”.

Tham khảo:
Gang Li, Jinhong Wang, Stephen J. Rossiter, Gareth Jones, James A. Cotton, and Shuyi Zhang. The hearing gene Prestin reunites echolocating bats. PNAS, (in press)