Tiến hóa có bao giờ thụt lùi?

Quá trình tiến hóa đã tạo ra những đặc điểm phức tạp của các sinh vật, từ xúc tu bạch tuộc có nơron thần kinh cho đến tai của động vật có vú. Tuy nhiên, liệu quá trình tiến hóa có thể đi theo chiều hướng thụt lùi hay không?

Trong hiện tượng gọi là “tiến hóa thụt lùi” hoặc “tiến hóa ngược”, các sinh vật có thể mất đi các đặc điểm phức tạp và trở thành dạng sống đơn giản hơn. Nhưng các chuyên gia cho rằng quá trình tiến hóa không thực sự đi lùi theo nghĩa là quay ngược trở lại các bước tiến hóa trước đó.

“Khả năng những thay đổi tiến hóa sẽ bị đảo ngược theo cùng một cách là rất khó xảy ra”, William R. Jeffery, nhà sinh vật học tại Đại học Maryland, nhận định.

Một ví dụ điển hình về sự tiến hóa thụt lùi là myxozoan, ký sinh trùng có cấu trúc giải phẫu rất đơn giản. Nó không có miệng, hệ thần kinh hay ruột và bộ gene rất nhỏ. “Những loài myxozoan đơn giản nhất chỉ là các tế bào đơn lẻ”, Beth Okamura, nhà nghiên cứu về khoa học sự sống tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên ở London (Anh), cho biết.

Myxozoan từ lâu được phân loại là động vật nguyên sinh. Chúng sở hữu đặc điểm của những sinh vật tiến hóa thụt lùi ở mức cao. Chúng tiến hóa từ cnidarian, một nhóm sinh vật bao gồm sứa, nhưng đã mất đi nhiều đặc điểm không còn cần thiết trong lối sống ký sinh.

“Về mặt hình thái, myxozoan dường như đang tiến hóa hội tụ để quay trở lại thành các sinh vật đơn bào”, Okamura nói.

Các sinh vật sống trong hang động cũng thường trải qua quá trình tiến hóa thụt lùi, mất đi các đặc điểm phức tạp không cần thiết trong môi trường tối tăm, chẳng hạn như mắt.

“Ví dụ, các loài cá hang động (cave fish) đã thoái hóa đôi mắt của chúng, bởi vì chúng không cần nhìn khi sống trong những vùng nước tối tăm bên trong các hang động trên toàn thế giới”, Jeffery cho biết.

Tuy nhiên, hiện tượng mắt của các sinh vật biến mất không có nghĩa là chúng quay trở lại hình thái của tổ tiên nguyên thủy mà không có cơ quan này. Thay vào đó, các quá trình trước đây tạo ra mắt dừng lại giữa chừng, để lại vết tích của mắt ở bên dưới lớp da.

“Mọi thứ có vẻ như đang biến đổi theo chiều hướng ngược lại. Nhưng con mắt đã không hoàn toàn biến mất. Nó chỉ ngừng nhìn về phía trước”, Jeffery nói.

Ngoài ra, sự suy giảm về mức độ phức tạp trong cấu tạo cơ thể của sinh vật có thể đi kèm với sự gia tăng độ phức tạp ở những phương diện khác ít rõ ràng hơn, chẳng hạn như các yếu tố sinh hóa mà ký sinh trùng sử dụng để xâm nhập vào bên trong vật chủ.

“Mọi người rất dễ nghĩ về sự tiến hóa theo những gì họ nhìn thấy, liên quan đến các đặc điểm hình thái của sinh vật. Nhưng cũng có rất nhiều đặc điểm khác mà chúng ta không thể nhìn thấy ở cấp độ sinh lý và sinh hóa”, Okamura cho biết.

Ví dụ, đôi mắt của những con cá sống trong hang động đã biến mất, nhưng chúng đã phát triển một số lượng lớn các cơ quan phản ứng với những rung động để thay thế. Nhờ đó, chúng có thể cảm nhận mọi thứ xung quanh trong môi trường tối. “Sau nhiều lần thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã phát hiện những cơ quan cảm nhận sự rung động này trong hốc mắt trống rỗng của cá”, Jeffery cho biết.

Nhà sinh vật học người Bỉ Louis Dollo là nhà khoa học đầu tiên suy ngẫm về quá trình tiến hóa ngược. Năm 1905, ông từng tuyên bố rằng “một sinh vật không bao giờ quay trở lại trạng thái cũ”. Nhận định của ông sau này được giới khoa học gọi là định luật Dollo.

Nhà sinh vật học Richard Dawkins giải thích định luật Dollo chỉ đơn giản là một cách phát biểu về khả năng tiến hóa không thể xảy ra hai lần theo cùng một con đường. Nói cách khác, sự tiến hóa không phải là con đường một chiều.

Một phần lý do khiến khiến sinh vật không quay ngược trở lại các bước tiến hóa trước đó liên quan đến sự thích nghi, hoặc cơ chế sinh học mà các sinh vật tự biến đổi để phù hợp môi trường mới hoặc những thay đổi trong môi trường hiện tại của chúng.

“Nếu sinh vật xảy ra một sự thay đổi kiểu hình, chúng sẽ kéo theo sự biến đổi của các gene”, Golding nói. “Bây giờ, nếu bạn đảo ngược sự thay đổi kiểu hình đó, thì tất cả các gene liên quan cũng cần phải quay lại trạng thái cũ để đảo ngược quá trình tiến hóa. Đây là điều gần như không thể xảy ra”.

Ví dụ, đối với loài cá hang động, sự phát triển ban đầu của mắt có thể đã đi kèm với những thay đổi của các gene chịu trách nhiệm mã hóa các protein cần thiết cho mắt và cấu trúc hộp sọ của hốc mắt. Một đột biến đơn lẻ ảnh hưởng đến protein cần thiết cho mắt không thể khiến sinh vật quay trở lại trạng thái không có hốc mắt.

Cuối cùng, các chuyên gia cảnh báo nhiều người đang lầm tưởng rằng quá trình tiến hóa có mục tiêu tạo ra các dạng sống phức tạp hơn. “Tuy nhiên, quá trình tiến hóa chỉ đơn thuần là sự thay đổi và phát triển những đặc điểm khiến một sinh vật phù hợp hơn với một môi trường cụ thể thông qua quá trình chọn lọc tự nhiên”, Okamura nói.

Nếu hiểu theo nghĩa này, tiến hóa thụt lùi cũng chỉ là hiện tượng tiến hóa bình thường. Việc mất đi sự phức tạp trong cấu trúc cơ thể có thể làm cho một loài ký sinh trùng hoặc sinh vật sống trong hang động thích nghi tốt hơn với môi trường mới của nó. Chúng cũng được hưởng lợi thông qua việc loại bỏ chi phí năng lượng để tạo ra một cơ quan phức tạp và sử dụng năng lượng vào mục đích thiết thực hơn.

Vậy các loài sinh vật mất thời gian bao lâu để tiến hóa?

“Trái đất ngày nay ước tính có khoảng một nghìn tỷ loài. Tùy thuộc vào mỗi loài sinh vật và điều kiện môi trường, quá trình tiến hóa có thể nằm trong khoảng thời gian mà con người có thể quan sát được cho đến hàng chục triệu năm”, Thomas Smith, giáo sư sinh thái học tại Đại học California, Los Angeles, cho biết.

Những thay đổi di truyền, tốc độ sinh sản hoặc thời gian thế hệ của một sinh vật sẽ giới hạn tốc độ hình thành loài mới. Ví dụ: bởi vì vi khuẩn sinh sản quá nhanh – nhân đôi sau vài phút hoặc vài giờ – chúng có thể phát triển thành các loài mới trong nhiều năm hoặc thậm chí chỉ sau vài ngày, theo Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Mỹ.

Theo Live Science