Sinh con đồng trinh - liên quan đến sự phát triển của một quả trứng chưa được thụ tinh - đã khiến con người bận tâm về số kiếp. Và mặc dù nó không thể xảy ra ở động vật có vú , nhưng nó dường như có thể xảy ra ở những động vật có xương sống khác (động vật có xương sống), chẳng hạn như chim và thằn lằn .
Một bài báo gần đây do các nhà nghiên cứu từ Sở thú San Diego dẫn đầu báo cáo về hai con gà trống không cha được nuôi dưỡng trong một chương trình nhằm cứu loài Condor California khỏi nguy cơ tuyệt chủng . Liệu loài có thể được phục hồi bởi một con cái sống sót duy nhất?
Sinh sản hữu tính là cơ bản ở tất cả các động vật có xương sống. Thông thường, nó yêu cầu trứng từ con cái phải được thụ tinh bởi tinh trùng từ con đực, vì vậy mỗi cặp bố mẹ đóng góp một bản sao của bộ gen.
Việc vi phạm quy tắc này, đối với gà con không cha, cho chúng ta biết rất nhiều điều về lý do tại sao sinh sản hữu tính lại là một chiến lược sinh học tốt - cũng như cách thức hoạt động của giới tính ở tất cả các loài động vật, bao gồm cả con người.
Làm thế nào để nhận dạng gà con không cha
Chim kền kền California tuyệt đẹp, một loại kền kền, là loài chim bay lớn nhất ở Bắc Mỹ. Vào năm 1982, loài này đã suy giảm dân số chỉ còn 22 cá thể , khơi mào cho một chương trình nhân giống nuôi nhốt đầy tham vọng do Vườn thú San Diego dẫn đầu, đã chứng kiến số lượng bắt đầu tăng lên.
Với số lượng chim quá ít, nhóm nghiên cứu phải cẩn thận không chọn những cặp bố mẹ có quan hệ họ hàng gần gũi, vì nếu thiếu sự biến đổi gen sẽ tạo ra những con kém sức sống và đẩy lùi đà tuyệt chủng.
Các nhà nghiên cứu đã tiến hành một nghiên cứu chi tiết về di truyền của các loài chim để tránh điều này, sử dụng các dấu hiệu DNA đặc trưng cho các loài dẫn và sự khác nhau giữa các cá thể chim. Họ đã thu thập lông, máu và vỏ trứng từ gần 1.000 con chim trong hơn 30 năm.
Bằng cách phân tích những dữ liệu này, họ đã xác lập nguồn gốc cha mẹ, xác nhận rằng một nửa số dấu hiệu DNA trong mỗi gà con đến từ con cái và một nửa từ con đực, như bạn mong đợi. Họ tiếp tục theo dõi số phận của hàng trăm con gà con được nuôi nhốt trong đàn, và sau khi thả chúng vào tự nhiên.
Nhưng có điều gì đó không bình thường ở hai con gà trống đực, như đã trình bày chi tiết trong bài báo gần đây. Những con gà con này, được nở cách nhau vài năm từ những quả trứng do các con cái khác nhau đẻ ra, có các dấu hiệu DNA đều đến từ bố mẹ của con cái. Không có dấu vết đánh dấu từ người đàn ông mà cô đã kết đôi.
Trinh nữ sinh
Sự phát triển của trứng chưa được thụ tinh được gọi là "sinh sản" (từ tiếng Hy Lạp có nghĩa đen là "tạo ra trinh nữ"). Nó khá phổ biến ở côn trùng và động vật không xương sống khác như rệp và sao biển, và có thể được thực hiện bằng một số cơ chế khác nhau. Nhưng nó rất hiếm ở động vật có xương sống .
Đã có báo cáo về quá trình sinh sản ở cá và bò sát không có con đực. Ở Tennessee, một con rồng Komodo cái cô đơn bị giam cầm trong nhiều năm đã từ bỏ việc tìm kiếm bạn đời và tự mình sinh ra ba con non. Một con trăn cái và một con boa cũng vậy , mặc dù những con mang dị tật này đều chết sớm.
Tuy nhiên, một số loài thằn lằn đã áp dụng hình thức sinh sản như một cách sống. Có những loài chỉ dành cho phụ nữ ở Úc và Mỹ, trong đó những con cái đẻ trứng chỉ mang những tổ hợp gen của riêng chúng.
Quá trình sinh sản cũng xảy ra ở gà thuần hóa và gà tây được nuôi mà không có con đực, nhưng phôi thai thường chết. Chỉ có một số báo cáo về những con gà tây đực không cha đã trưởng thành và chỉ có một hoặc hai con tạo ra tinh trùng.
Nó xảy ra như thế nào?
Ở chim, sự phát sinh đồng phân luôn là kết quả của một tế bào trứng mang một bản sao duy nhất của bộ gen (đơn bội). Trứng được tạo ra trong buồng trứng của phụ nữ bằng một kiểu phân chia tế bào đặc biệt gọi là meiosis, làm xáo trộn bộ gen và cũng làm giảm một nửa số lượng nhiễm sắc thể. Các tế bào tinh trùng được tạo ra bởi quá trình tương tự trong tinh hoàn của nam giới.
Bình thường, tế bào trứng và tế bào tinh trùng hợp nhất (thụ tinh), kết hợp cả bộ gen của bố mẹ và khôi phục số lượng nhiễm sắc thể thường (lưỡng bội).
Nhưng trong quá trình sinh sản, tế bào trứng không được thụ tinh. Thay vào đó, nó đạt được trạng thái lưỡng bội hoặc bằng cách dung hợp với một tế bào khác từ cùng một lần phân chia - vốn thường bị loại bỏ - hoặc bằng cách sao chép bộ gen của nó mà tế bào không bị phân chia.
Vì vậy, thay vì nhận được một bộ gen từ mẹ và một bộ gen khác từ bố, quả trứng thu được chỉ có một tập hợp con các gen của mẹ với liều lượng gấp đôi.
Chim không cha sẽ luôn là chim trống
Giống như các loài chim khác, các loài chim này xác định giới tính bằng nhiễm sắc thể giới tính Z và W. Chúng hoạt động ngược lại với hệ thống XX (nữ) và XY (nam) của con người, trong đó gen SRY trên nhiễm sắc thể Y quyết định tính nam .
Tuy nhiên, ở chim, con đực là ZZ và con cái là ZW. Giới tính được xác định bằng liều lượng của một gen (DMRT1) trên nhiễm sắc thể Z. Tổ hợp ZZ có hai bản sao của gen DMRT1 và tạo ra con đực, trong khi tổ hợp ZW chỉ có một bản sao và tạo ra con cái.
Tế bào trứng đơn bội nhận Z hoặc W từ mẹ ZW. Các dẫn xuất lưỡng bội của chúng do đó sẽ là ZZ (đực bình thường) hoặc WW (chết). Lý do khiến phôi WW không thể phát triển là vì nhiễm sắc thể W hầu như không chứa bất kỳ gen nào, trong khi nhiễm sắc thể Z có 900 gen quan trọng cho sự phát triển.
Do đó, gà con không cha phải là con đực ZZ, như đã được quan sát.
Tại sao sự ra đời của trinh nữ không thành công
Liệu một loài chim có nguy cơ tuyệt chủng như chim sẻ có thể được hồi sinh từ một con cái sống sót đơn độc, bằng cách ấp một con gà trống không cha và sinh sản với nó?
Cũng không khá. Hóa ra chất gây dị ứng (động vật không cha) không hoạt động tốt như vậy. Cả hai loài không cha không mẹ đều không sinh ra con cái của chính họ. Một con chết trước khi trưởng thành về giới tính và con còn lại thì yếu ớt và dễ phục tùng - khiến nó trở thành một triển vọng làm cha kém cỏi.
Ở gà và gà tây, quá trình sinh sản sinh ra phôi chết hoặc con non yếu. Ngay cả những loài thằn lằn chỉ dành cho nữ, mặc dù chúng có vẻ mạnh mẽ, nhưng nhìn chung là sản phẩm của sự pha trộn gần đây giữa hai loài đã gây rối loạn meiosis và khiến chúng không còn lựa chọn nào khác. Những loài này dường như không tồn tại lâu.
Tại sao parthenogens hoạt động kém như vậy? Câu trả lời đi vào cốt lõi của một câu hỏi sinh học cơ bản. Đó là: Tại sao chúng ta lại có quan hệ tình dục? Bạn sẽ nghĩ rằng sẽ hiệu quả hơn nếu bộ gen của người mẹ được truyền lại cho thế hệ con cái vô tính của mình mà không cần bận tâm đến bệnh meiosis.
Biến thể là chìa khóa
Nhưng bằng chứng cho thấy việc có một bộ gen bao gồm hoàn toàn là gen của mẹ là không tốt cho sức khỏe. Sự biến đổi di truyền là yếu tố quan trọng đối với sức khỏe của một cá nhân và loài của nó. Việc trộn lẫn các biến thể gen từ bố mẹ nam và nữ là rất quan trọng.
Ở đời con lưỡng bội có hai bộ gen của bố mẹ, các biến dị tốt có thể che phủ cho các thể đột biến. Những cá nhân chỉ thừa hưởng gen từ mẹ có thể có hai bản sao của gen đột biến từ mẹ làm suy yếu họ - không có phiên bản khỏe mạnh từ bố hoặc mẹ nam để bù đắp.
Sự biến đổi cũng giúp bảo vệ quần thể khỏi vi rút, vi khuẩn và ký sinh trùng chết người. Meiosis và sự thụ tinh cung cấp nhiều sự sắp xếp lại các biến thể gen khác nhau, có thể ngăn cản các mầm bệnh. Nếu không có biện pháp bảo vệ bổ sung này, mầm bệnh có thể di chuyển trong một quần thể vô tính và một quần thể tương tự về mặt di truyền sẽ không chứa động vật kháng thuốc.
Vì vậy khả năng những con cái ấp trứng gà con không có bố là không có khả năng cứu được loài. Về mặt sáng sủa, những nỗ lực của con người hiện đã dẫn đến hàng trăm phụ nữ - và nam giới - bay trên bầu trời California.
Jenny Graves là giáo sư di truyền học xuất sắc và đồng thời là phó hiệu trưởng tại Đại học La Trobe ở Melbourne, Úc.
Bài viết này được xuất bản lại từ The Conversation theo giấy phép Creative Commons. Bạn có thể tìm thấy bài báo gốc ở đây.
