Từng sở hữu hàm răng sắc bén trong quá khứ, vì sao loài chim ngày nay đều chỉ có mỏ? Khám phá sinh học chấn động hé lộ rằng tổ tiên chúng không hề bỏ răng để bay, mà chỉ vô tình đánh mất bộ gen quý giá này.
- Trong phim ảnh thường thấy cảnh người ta nhảy từ vách đá rất cao xuống biển, vậy ngoài đời thực kết quả sẽ ra sao?
- Huawei bất ngờ tung ra dòng nova 16s Series tại Đức với camera 200MP và pin 7.000mAh
- Loài gà từng bị Darwin xác định nhầm quê hương, nay đã vượt quá hai mươi tỷ con
- 250cc, ABS, TCS, radar nhưng giá hơn 58 triệu đồng: Chiếc xe này đang khuấy đảo thị trường?
- Voge SR450X: Bình xăng 18 lít, chạy hơn 450km, có đủ thay thế cả xe đi phố lẫn touring?
Nhìn vào thế giới tự nhiên hôm nay, bất kể là loài chim ruồi bé nhỏ hay những con đà điểu khổng lồ, tuyệt nhiên không một cá thể nào sở hữu dù chỉ một chiếc răng. Nhiều người lầm tưởng đây là sự đánh đổi tất yếu để giảm tải trọng lượng cơ thể phục vụ việc bay lượn. Tuy nhiên, các dữ liệu cổ sinh vật học lại vẽ nên một bức tranh hoàn toàn trái ngược.
Vào kỷ Phấn trắng xa xưa, những con chim không có răng mới thực sự là kẻ dị biệt. Thời kỳ đó, phần lớn các loài chim không chỉ làm chủ bầu trời mà còn sở hữu bộ móng vuốt sắc nhọn cùng hàm răng đầy uy lực. Chúng dễ dàng xé nát con mồi và xử lý con mồi trọn gói từ khâu cắt xẻ đến nghiền nát. Đối với các loài chim ăn thịt cỡ lớn hiện nay, một hàm răng sắc nhọn có lẽ là niềm ao ước lớn nhất mà chúng không bao giờ có được.
Trong kỷ Phấn trắng, phần lớn loài chim đều có răng và vuốt nhọn; tổ tiên chim hiện đại do lép vế trước các loài săn mồi lớn nên phải ăn thức ăn vụn vặt và dần làm mất gen mọc răng từ 80 đến 100 triệu năm trước.
Vậy biến cố nào đã khiến loài chim đánh mất thứ vũ khí lợi hại đó? Trong suốt chiều dài kỷ Phấn trắng, tổ tiên của loài chim hiện đại phải trải qua một giai đoạn sinh tồn vô cùng chật vật. Chúng hoàn toàn lép vế trước những kẻ săn mồi thống trị: mặt đất thuộc về các loài khủng long phi điểu, bầu trời bị bao trùm bởi dực long, còn trên các tán cây cao lại là giang sơn của những loài chim ngược với đầy đủ vuốt nhọn và răng sắc.
Rơi vào thế bế tắc, nhóm chim tổ tiên buộc phải chấp nhận sống chung với các loài thú cổ đại, kiếm ăn ven bờ nước và trên mặt đất. Thức ăn của chúng chỉ là sâu bọ, các mảnh vụn và hạt cây - những thứ nhỏ bé đến mức chỉ cần một chiếc mỏ sừng là đã xử lý êm xuôi mà không cần tới sự trợ giúp của hàm răng.
Trong kỷ Phấn trắng, phần lớn loài chim đều có răng và vuốt nhọn; tổ tiên chim hiện đại do lép vế trước các loài săn mồi lớn nên phải ăn thức ăn vụn vặt và dần làm mất gen mọc răng từ 80 đến 100 triệu năm trước.
Sống quá lâu ở tầng đáy của chuỗi thức ăn, áp lực chọn lọc tự nhiên đối với việc duy trì hàm răng dần biến mất. Vào khoảng 80 triệu đến 100 triệu năm trước, tổ tiên của chim hiện đại đã dần làm mất đi các gen chỉ đạo việc hình thành răng. Trực tiếp dẫn đến sự thay đổi này không phải do nhu cầu bay lượn, mà chính từ nguồn thức ăn quá vụn vặt.
Không còn răng, những cá thể đột biến lại vô tình nhận được nhiều lợi thế sinh tồn: phần đầu nhẹ hơn, thời gian trưởng thành được rút ngắn và cơ thể tiết kiệm được lượng canxi quý giá. Thế nhưng, mất đi một tính trạng thì dễ, tìm lại nó lại là điều không tưởng.
Hàng loạt gen quy định men răng như AMBN, AMEL, AMTN, ENAM cùng các gen ngà răng như DSPP, MMP20 đã hoàn toàn bị biến mất hoặc trở thành những đoạn mã vô dụng. Dù phần lớn trình tự DNA liên quan đến răng vẫn còn nằm lại trong hệ gen của gà, vẹt hay đà điểu, nhưng chúng đã bị đóng băng hoàn toàn.
Các gen tạo men răng (AMBN, AMEL, AMTN, ENAM) và ngà răng (DSPP, MMP20) ở chim hiện đại đã bị bất hoạt hoặc biến mất, trở thành những đoạn DNA vô hiệu hóa.
Bí mật di truyền bị lãng quên hàng chục triệu năm này bất ngờ được hé lộ vào năm 2006 tại Trường Y Harvard. Trong một đêm nghiên cứu, nhà sinh học Matthew Harris khi đặt phôi gà 16 ngày tuổi mang gen đột biến talpid2 dưới kính hiển vi đã phát hiện một cảnh tượng chấn động: mép mỏ gà xuất hiện những mầm nhú nhỏ hình nón xếp thẳng hàng như răng.
Giải phẫu cho thấy những cấu trúc này phát triển hệt như răng của các loài động vật khác. Quan trọng hơn, gen shh - nhân tố then chốt chỉ đạo mọc răng ở động vật có xương sống - vốn chỉ xuất hiện ở hai bên nướu gà bình thường thì nay lại dịch chuyển vào chính giữa nướu của phôi đột biến, giống hệt vị trí ở loài cá sấu.
Đột biến talpid2 đóng vai trò như một chiếc chìa khóa gỉ sét tình cờ mở tung chiếc hộp công cụ di truyền nguyên thủy đã bị niêm phong ít nhất 60 triệu năm trong hệ gen loài chim. Nhóm nghiên cứu của Harris sau đó thậm chí đã dùng virus để mô phỏng tín hiệu này, giúp phôi gà khỏe mạnh mọc lên những mầm răng tạm thời.
Tuy nhiên, những chiếc răng đột biến đó không hề có men răng, chức năng không hoàn thiện và rất dễ bị cơ thể tái hấp thụ. Nghiêm trọng hơn, đột biến talpid2 làm đảo lộn trục phát triển trước - sau của phôi thai, gây dị tật ở nhiều cơ quan và khiến gà con chết trước khi kịp chào đời. Việc hình thành một bộ răng hoàn chỉnh đòi hỏi sự phối hợp tinh vi của hàng chục gen; thiếu đi một mắt xích, răng mọc ra không những vô dụng mà còn đe dọa trực tiếp tới tính mạng cá thể.
Thí nghiệm năm 2006 của nhà sinh học Matthew Harris tại Trường Y Harvard trên phôi gà đột biến talpid2 đã phát hiện mầm răng hình nón và sự dịch chuyển biểu hiện của gen shh giống hệt cá sấu, hé lộ bộ công cụ di truyền cổ xưa bị phong tỏa ít nhất 60 triệu năm.
Chính vì vậy, nếu chỉ trông chờ vào con đường chọn lọc tự nhiên, loài chim hiện đại gần như vĩnh viễn không thể mọc lại răng, trừ khi có sự can thiệp biến đổi gen nhân tạo từ con người.
Dẫu vậy, lịch sử tiến hóa vẫn còn lại một câu hỏi bỏ ngỏ đầy thú vị: nếu hàm răng thực sự mang lại sức mạnh vượt trội, tại sao những loài chim ngược đầy nanh vuốt lại tuyệt chủng hoàn toàn, trong khi nhóm chim yếu thế không răng lại sống sót kiên cường qua thảm họa? Lời giải đáp cho câu hỏi này có lẽ thuộc về một biến cố ngoại cảnh chấn động khác của lịch sử Trái Đất.
