Bạn đã bao giờ nhận thấy rằng chuồn chuồn , dơi và những con vật dẫn đầu ở California đều có khả năng bay, nhưng không giống nhau ở bất kỳ cách nào khác? Không có nhiều khả năng rằng bất kỳ loài động vật nào trong số này đều có tổ tiên chung bất cứ lúc nào trong 600 triệu năm trước hoặc lâu hơn, và chắc chắn không phải loài nào có thể kéo cơ thể lên khỏi mặt đất và phóng xung quanh trong không trung. Và tất cả chúng đều phát triển khả năng bay riêng biệt. Đây là một ví dụ tuyệt vời về cái mà các nhà khoa học gọi là sự tiến hóa hội tụ.
Một ý tưởng tốt là một ý tưởng hay
Sự tiến hóa không làm mọi thứ có chủ đích; nó không phải là ngồi ở một chiếc bàn lớn trong một văn phòng góc ở đâu đó đưa ra các quyết định lộn xộn về việc con vật nào đẻ trứng hoặc lấy túi trên bụng của chúng. Tiến hóa là quá trình sinh vật thay đổi qua nhiều thế hệ để phù hợp với điều kiện sống của chúng. Và một số đặc điểm, như bay, đặc biệt hữu ích - nó có thể giúp bạn bắt mồi hoặc tránh những kẻ săn mồi và dễ dàng di chuyển đến các nguồn thức ăn mới và các hốc sinh thái- vì vậy nó đã tiến hóa một cách riêng biệt trong các nhóm động vật khác nhau nhiều lần. Tuy nhiên, việc bay trông không giống nhau giữa các nhóm. Ví dụ, dơi phát triển một lớp màng giữa bụng, cánh tay và các ngón tay của chúng để đón không khí, trong khi các loài chim mọc lông dọc theo ngón tay trước hợp nhất, có nghĩa là dơi có thể điều động cánh riêng biệt trong khi các loài chim phải di chuyển cùng nhau. Côn trùng bay chỉ tạo ra đôi cánh từ bộ xương ngoài của chúng.
Vì vậy, quá trình tiến hóa hội tụ có thể cho chúng ta biết rất nhiều về những loại thích nghi hoạt động để giúp các loài sống sót qua mọi thử thách và khó khăn mà chúng có thể phải đối mặt trong một loại môi trường cụ thể - cái mà các nhà sinh thái học gọi là quần xã sinh vật. Ví dụ, ở Bắc Mỹ, chuột kangaroo sống trong sa mạc Sonoran, nơi nó sống những ngày như thiêu đốt trong hang hốc khô ráo, mát mẻ và những đêm sa mạc mát mẻ để thu thập hạt giống, thảm thực vật và thỉnh thoảng là côn trùng nếu chúng có thể lấy được. Mọi người trên sa mạc đều muốn ăn thịt chúng - sói đồng cỏ, linh miêu, rắn đuôi chuông, cú - nhưng chuột kangaroo nhanh nhẹn, hoạt bát với đôi chân sau khỏe và thính giác cực nhạy, tất cả đều giúp nó sống sót sau một cuộc chiến khó tìm, tận cùng. -cách sống quần xã sinh vật sa mạc-chuỗi thực phẩm. Và mặc dù chuột kangaroo không có một cuộc sống đáng ghen tị, nhưng nó rất hiệu quả:Hai loài gặm nhấm khác trên Trái đất - chuột nhảy Úc ở vùng hẻo lánh của Úc và một loài gặm nhấm nhảy nhỏ được gọi là Jerboa có nguồn gốc từ các sa mạc ở Bắc Phi, Châu Á và Trung Đông - tiến hóa riêng biệt, nhưng cực kỳ giống nhau.
Chim không bay và bộ gen
Nhưng tiến hóa hội tụ xảy ra như thế nào? Đây là một câu hỏi phức tạp hơn, và sự phát triển của các công cụ di truyền trong 20 năm qua đã rất hữu ích trong việc tách nó ra. Trong một nghiên cứu năm 2019 được công bố trên Science, một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Harvard đã xem xét sự phát triển của khả năng không biết bay ở chim - một đặc điểm ở loài chim đã tiến hóa nhiều lần - và chính xác cách mà quá trình tiến hóa đã kéo nó ra ở chim cánh cụt giống như cách nó đã làm ở đà điểu.
Chim không biết bay, hay chim ăn thịt, không thể bay vì một số lý do: Ở một nơi nào đó trong dòng dõi của chúng, chúng bị mất xương - xương chạy vuông góc với xương ức trên những con chim biết bay mà cơ ngực bám vào - và chúng bị giảm chi trước , từ gần như không có ở kiwi đến vẫn còn rõ ràng nhưng giảm kích thước ở đà điểu.
Tuy nhiên, có nhiều cách mà các đặc điểm hội tụ cụ thể có thể phát triển.
"Trước khi có gen, người ta có thể sử dụng các công cụ phát triển để tìm hiểu xem các cơ chế phát triển giống nhau hay khác nhau dường như có liên quan đến các kiểu hình hội tụ, nhưng ý tưởng về các mức độ hội tụ - cùng một đột biến, cùng một gen hoặc cùng một con đường - đã phát triển phần lớn Tim Sackton, giám đốc Bioinformatics tại Harvard , cho biết hiện nay có thể tìm trong bộ gen của những thứ này . "Ví dụ, trong các khẩu phần, chúng tôi có thể chỉ ra rằng các vùng giống nhau của bộ gen kiểm soát vị trí và thời điểm biểu hiện của một số gen nhất định liên tục tiến hóa ở những loài chim không biết bay, nhưng điều này dường như không liên quan đến các đột biến nucleotide giống nhau."
Tiến hóa phân kỳ
Và đúng vậy, khi một số đặc điểm hội tụ từ các góc hoàn toàn khác nhau của thế giới sống, thì điều ngược lại cũng đúng: tiến hóa khác biệt là quá trình các nhóm từ một loài hoặc sinh vật bắt đầu phát triển các đặc điểm khác nhau, từ đó phân tách thành các loài riêng biệt. Điều này thường xảy ra khi các quần thể của một loài bị tách biệt về địa lý và theo thời gian, chúng thích nghi với các điều kiện của nơi ở mới, cho dù đó là áp lực săn mồi gia tăng hay các yếu tố phi sinh học như sự thay đổi khí hậu.
Một ví dụ nổi tiếng về sự tiến hóa khác nhau đã được Charles Darwin tìm thấy trong chuyến du lịch đến quần đảo Galápagos vào năm 1836. "Chim sẻ Darwin", như ngày nay chúng được biết đến, là một nhóm trên những con chim săn mồi (không phải chim sẻ thật) sống trên các hòn đảo khác nhau trong quần đảo - sự khác biệt chính giữa chúng là hình dạng của mỏ của chúng, thay đổi qua nhiều thế hệ do các loại thức ăn cụ thể có sẵn cho các loài chim trên các đảo khác nhau.
Bây giờ điều đó thật thú vị
Gấu túi không phải là loài duy nhất không phải con người có dấu vân tay: Họ hàng gần gũi của con người như tinh tinh và khỉ đột cũng có dấu vân tay. Nhưng, điều thú vị về bản in của người và gấu túi là chúng gần như giống hệt nhau và dường như đã tiến hóa độc lập .
