Tại sao rắn mất chân, chúng có thực sự hưởng lợi từ việc không có chân không?

Rắn là loài động vật đã “xâm chiếm” mọi châu lục trên Trái đất này, chỉ trừ Nam Cực.

Nhắc đến rắn độc, phần lớn nhiều người đều sợ. Những chiếc răng nanh bơm đầy nọc độc cùng sức mạnh siết chặt con mồi và hình dáng dài hàng mét lộ rõ sự đe dọa của chúng khiến không chỉ con người mà nhiều loài động vật phải tránh xa.

Ấy vậy mà, rắn là một trong những loài động vật phổ biến nhất trên thế giới. Từ vùng nhiệt đới đến vùng ôn đới, chúng sinh sống khá tốt ở hầu hết các nơi trên Trái đất này. Với phạm vi sinh sống ấn tượng của mình, chúng rõ ràng rất thành công ở hầu hết các môi trường sống.

Cho dù là dưới nước, trên mặt đất, sâu trong lòng đất hay thậm chí trên tán cây cao, rắn có mặt ở khắp mọi nơi. Vậy làm thế nào chúng đạt được sự mở rộng phạm vi sinh sống và môi trường sống đến vậy?

Rắn lúc nào cũng không có chân?

Rắn cổ đại, có niên đại khoảng 150 triệu năm, thực sự có chân. Tuy nhiên, như chúng ta có thể thấy rõ ràng ngày nay, rắn không có chân (ví dụ như rắn hổ mang và rắn lục) hoặc có những dấu tích chân nhỏ và thừa (như trăn Nam Mỹ).

Các loài rắn như trăn và trăn Nam Mỹ có những chiếc chân nhỏ ở phần cuối cơ thể, hơi cao hơn phần đuôi của cơ thể. Nguồn ảnh: Karel Bartik/Shutterstock

Vậy, điều gì đã xảy ra từ 150 triệu năm trước đến ngày nay?

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Florida, Mỹ đã có thể xác định được một gen mà họ hào hứng đặt tên là Sonic the Hedgehog, gen này kiểm soát sự phát triển của các chi ở rắn (và tất cả các động vật có xương sống có chân). Khi họ xác định được gen này, các nhà nghiên cứu nhận thấy khá nhiều hoạt động kỳ lạ.

Trong khi tất cả các loài động vật có xương sống đều có gen “Sonic The Hedgehog”, thì ở loài rắn, gen này lại bị biến mất. Điều kỳ lạ hơn nữa là gen này chỉ xuất hiện trong thời gian ngắn trong quá trình phát triển phôi của trăn con, đặc biệt là trăn con dưới 24 giờ tuổi. Điều này có nghĩa là gì?

Chúng ta có thể rút ra khá nhiều kết luận từ hoạt động bất thường này của gen Sonic The Hedgehog.

Kết luận chính là sự xuất hiện ngắn ngủi của gen Sonic The Hedgehog trong quá trình phát triển phôi của trăn con chính là nguyên nhân tạo nên phần chân nhỏ còn sót lại của chúng.

Sự kích hoạt và bất hoạt của gen Sonic The Hedgehog (SHH) cung cấp cho chúng ta 2 con đường tiến hóa mà loài rắn đi qua.

Loài rắn lớn như trăn Nam Mỹ là “cổ xưa”, theo nghĩa là chúng vẫn thể hiện sự kích hoạt ngắn ngủi này của gen SHH, trong khi những loài rắn “gần đây” hơn như rắn hổ mang không kích hoạt gen SHH chút nào.

Ở cả loài rắn “cổ xưa” và “gần đây”, nguyên nhân dẫn đến hoạt động giảm hoặc không tồn tại của gen SHH là do các phần của DNA được gọi là trình tăng cường (Enhancers).

Ở loài rắn cổ, các phần của trình tăng cường đã bị xóa hoặc giảm, trong khi ở loài rắn “gần đây”, trình tăng cường chịu trách nhiệm góp phần vào sự phát triển của chi cùng với gen SHH hầu như không thể phát hiện được.

Điều này có nghĩa là loài rắn “cổ đại” có lợi thế hơn loài rắn “mới hơn” không?

Không hề. Chân của trăn chỉ là những cục u nhỏ màu đen có móng vuốt. Chúng không làm gì ngoài việc cung cấp một số hiểu biết về lịch sử tiến hóa và cơ chế di truyền định nghĩa loài rắn.

Liệu loài rắn “cổ đại” có tiến hóa trước loài rắn “gần đây” không?

Rắn cổ đại chỉ đơn giản là một nhánh của sự phân kỳ. Tên gọi này không thực sự có nghĩa là một con rắn cổ đại già hơn một con rắn gần đây hơn (theo thang thời gian địa chất, không phải theo thời gian nói chung).

Ví dụ, chúng ta có thể tham khảo hai hồ sơ hóa thạch từ kỷ Phấn trắng muộn, cụ thể là chi rắn Dinilysia patagonica và Najash rionegrina.

Hình minh họa chi rắn Najash rionegrina.

Cả hai loài rắn đã tuyệt chủng này đều sống cách đây khoảng 90 triệu năm. Dinilysia patagonica là một loài rắn sống trên cạn không có chân, trong khi Najash rionegrina về mặt kỹ thuật là một loài rắn có chân (mặc dù chân nó nhỏ, trái ngược với chân phát triển đầy đủ thực sự có thể chịu được trọng lượng của một sinh vật tương đương).

Dựa trên các hóa thạch khác của loài rắn đã tuyệt chủng từ thời đó, điều chúng ta có thể kết luận chắc chắn là bất kỳ loài rắn có chân nào thực sự không sử dụng chân của chúng cho bất kỳ hình thức di chuyển nào, chẳng hạn như bơi hoặc di chuyển trên cạn.

Do đó, ngay từ cuối kỷ Phấn trắng, chúng ta có thể nói rằng rắn đang trong quá trình chuyển đổi từ dạng có chân sang dạng không có chân.

Tại sao rắn lại mất chân?

Hồ sơ hóa thạch của loài rắn chỉ ra rằng sự xuất hiện của xu hướng không chân xuất hiện sau khi loài rắn chuyển sang môi trường sống dưới lòng đất. Khi sống dưới lòng đất, chân tay là một gánh nặng.

Từ việc trườn, bơi đến đào hang, rắn thực sự có cả thế giới dưới chân chúng! (Nguồn ảnh: Maximilian Hirdina/Shutterstock)

Hãy nghĩ về điều này như thế này: Sẽ dễ dàng hơn bao nhiêu để chui vào một ngóc ngách, khe hở hoặc lỗ nhỏ mà không có cấu trúc tỏa ra – chân và tay – từ hai bên cơ thể.

Cơ thể không có chân, dài và thon này cũng bổ sung cho các phương thức di chuyển khác, như bơi lội.

Trong một bài viết đăng trên trang web Công viên Tiểu bang Florida (Mỹ), Keith Morin – một nhà sinh vật học công viên tại Sở Bảo vệ Môi trường Florida, đã nói rõ nhất:

“Từ cách loài rắn di chuyển, đến những nơi chúng có thể đến và một số phương pháp chế ngự con mồi, như siết chặt, việc có chân sẽ chỉ cản trở mọi việc. Trong hàng triệu năm, chúng dần mất chân, và chúng thậm chí còn mất vai và hông”.

Từ đó có thể thấy, rắn mất dần chân trong quá trình tiến hóa của chúng là một lợi thế và chúng đang hưởng lợi từ sự tiến hóa này.

Đối với một loài động vật đã xâm chiếm mọi châu lục ngoại trừ Nam Cực, việc không có chân đã giúp chúng sống tốt ở khắp nơi trên Trái đất.