Ốc biển chuyển từ đẻ trứng sang đẻ con như thế nào?

Theo nhóm các nhà sinh vật học do Đại học Sheffield dẫn đầu, những thay đổi lớn về mặt tiến hóa của loài vật không xảy ra đột ngột mà là sự phát triển dần dần.

Trong một nghiên cứu sử dụng các phương pháp mới, họ đã làm sáng tỏ bí ẩn đằng sau những thay đổi mang tính biến đổi này.

Ốc sên trưởng thành thích nghi với nhiều môi trường sống hơn nhờ những thay đổi trong cách sinh sản

Chúng ta thường chỉ hiểu một cách đơn giản về quá trình khiến ốc biển chuyển từ đẻ trứng sang đẻ con. Tuy nhiên, nghiên cứu mới cho thấy một cách chi tiết về các yếu tố thay đổi cuộc chơi chính trong quá trình tiến hóa. Phát hiện này rất quan trọng giúp giới khoa học trả lời câu hỏi về việc những đổi mới này định hình lại quá trình sống trên Trái đất như thế nào. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science vào ngày 4.1.

Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã tranh luận rằng liệu những biến đổi này xảy ra bởi bước đột phá khổng lồ hay thông qua một loạt các thay đổi nhỏ từ quá trình chọn lọc tự nhiên. Nhưng giờ đây, bằng cách kiểm tra toàn bộ trình tự bộ gien của loài ốc biển đã chuyển đổi kiểu sinh sản, các nhà nghiên cứu từ Đại học Sheffield, cùng với các cộng tác viên từ Đại học Gothenburg và Viện Khoa học và Công nghệ Áo, đã tìm thấy bằng chứng thuyết phục.

Nghiên cứu tập trung vào loài ốc ven biển Littorina saxatilis, được biết đến với vô số biến thể vỏ và môi trường sống, khiến các nhà khoa học xác định sai trong nhiều thế kỷ. Ngoài sự đa dạng bên ngoài, loài ốc này còn có một chiến lược sinh sản độc đáo – trong khi các loài ốc cùng môi trường sống với nó đẻ trứng, L. saxatilis đã tiến hóa để sinh con.

Cuộc điều tra của Stankowski, tiết lộ cây phả hệ tiến hóa của L. saxatilis và họ hàng đẻ trứng của nó thông qua trình tự toàn bộ bộ gien, đã tiết lộ thông tin đáng ngạc nhiên. Việc mang thai không liên kết với một nhóm tiến hóa riêng biệt trong L. saxatilis, cho phép các nhà nghiên cứu tách biệt nền tảng di truyền của sự thay đổi sinh sản này khỏi các biến đổi gien khác.

Stankowski giải thích: “Chúng tôi đã xác định được khoảng 50 vùng gien quan trọng trong việc xác định việc đẻ trứng hay sinh con. Mặc dù chức năng chính xác của các vùng này vẫn chưa rõ ràng, nhưng việc so sánh các kiểu biểu hiện gien ở cả hai loại ốc đã liên kết nhiều vùng này với sự khác biệt về sinh sản”.

Nghiên cứu phát hiện ra rằng việc ốc mang thai và sinh con giúp cho con non có khả năng sống và phát triển trong môi trường mà lớp trứng không thể tiếp cận được. Tuy nhiên, những lợi ích chính xác của chiến lược sinh sản này vẫn chưa được hé lộ. Stankowski suy đoán rằng quá trình này có thể đảm bảo con non sống sót tốt hơn bằng cách bảo vệ chúng khỏi bị khô, hư hại và tránh được những loài săn mồi.

Giáo sư Roger Butlin thuộc Đại học Sheffield đã nhấn mạnh tầm quan trọng của nghiên cứu này: “Hiểu được nguồn gốc của những đổi mới này là rất quan trọng vì chúng định hình quỹ đạo tiến hóa, giống như cách quá trình sinh con đã kích hoạt sự đa dạng hóa của động vật có vú hoặc lông vũ”.

Các bước tiếp theo của nhóm

Sự đột phá không dừng lại ở đó. Phương pháp này hứa hẹn sẽ nghiên cứu các khả năng thích nghi khác rất quan trọng cho sự tồn tại của loài trong một thế giới đang thay đổi. Các nhà khoa học cho rằng những đặc điểm như khả năng chịu nhiệt là cần thiết để đối phó với biến đổi khí hậu.

Nghiên cứu này không chỉ xác định lại cách các nhà sinh vật học nhận thức những chuyển đổi tiến hóa lớn mà còn trang bị cho họ các công cụ để khám phá và hiểu rõ nền tảng di truyền, cùng lịch sử của các đặc điểm thích nghi khác nhau. Đó là công cụ thay đổi cuộc chơi trong việc giải mã các cơ chế thúc đẩy những biến đổi quan trọng nhất trong cuộc sống.

Các bước tiếp theo của nhóm nghiên cứu là tìm hiểu sâu hơn về chức năng của các gien đã được xác định này và áp dụng phương pháp của chúng để làm sáng tỏ các cơ chế thích nghi khác cần thiết cho sự tồn tại của loài. Công việc của họ có thể là chìa khóa để hiểu và có khả năng giảm thiểu tác động của một thế giới đang thay đổi nhanh chóng đối với các loài đa dạng.