Loài vật đã tiến hóa thế nào để trở nên đặc biệt?

Tại sao cá voi có kích thước khổng lồ? Tại sao rùa có mai hay cổ của hươu cao cổ dài như vậy?

Những điểm nổi bật trên đã tiến hóa theo thời gian nhằm giúp các loài động vật thích nghi với cuộc sống ngoài tự nhiên.

Mai rùa

Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã tranh luận về quá trình tiến hóa của mai rùa. Theo một báo cáo được công bố trên tạp chí Current Biology, các nhà cổ sinh vật học từng tin rằng lớp vỏ được hình thành thông qua sự hợp nhất của các vảy xương, giống như những mảng xương tạo nên lớp vảy trên lưng cá sấu hay tatu.

Nhưng các nhà sinh học phát triển không đồng ý với lý thuyết này vì họ quan sát thấy phôi thai rùa phát triển khác với cá sấu hay tatu. Thay vào đó, họ tin rằng mai rùa được tiến hóa thông qua quá trình các xương sườn dần dần mở rộng và hợp nhất trên cơ thể.

Cuộc tranh cãi nảy lửa đến năm 2008, khi các nhà khoa học Trung Quốc phát hiện ra hóa thạch của rùa nửa mai có răng. Dù lớp mai không hoàn chỉnh nhưng nó không có vảy xương mà xương sườn mở rộng, khẳng định lý thuyết của các nhà sinh vật học phát triển. Các nhà khoa học tin rằng việc xương sườn mở rộng ra là bước trung gian trong quá trình tiến hóa của mai rùa.

Cổ của hươu cao cổ

Cổ của hươu cao cổ tiến hóa sau những màn giao chiến với đồng loại.

Phần cổ của hươu cao cổ có thể dài đến 3m, cho phép chúng ăn những chiếc lá ở trên cây cao. Tuy nhiên, không phải tổ tiên của hươu cao cổ hiện nay đã sở hữu chiếc cổ ấn tượng này.

Các nhà khoa học đã tìm thấy hóa thạch của Discokeryx xiezhi, họ hàng của hươu cao cổ hiện đại, sống cách đây khoảng 17 triệu năm. Loài này có kích thước nhỏ hơn hươu cao cổ hiện đại, cổ ngắn và hộp sọ dày hình đĩa.

Năm 2022, giới khoa học đặt ra giả thuyết rằng hộp sọ dày của D. xiezhi đã tiến hóa để chịu những cú đánh mạnh giáng vào đầu trong cuộc chiến giữa các con đực. Sau những cuộc chiến như vậy, cổ của chúng ngày càng dài ra để hỗ trợ việc chiến đấu.

Những con đực thắng trận sẽ truyền gen này cho con cháu, tạo ra giống hươu cao cổ hiện nay. Còn những con thua cuộc có thể đã chết hoặc không có bạn tình. Giả thuyết trên được gọi là “cổ dựa trên giới tính”.

Kích thước của cá voi

Cá voi xanh hiện là loài động vật lớn nhất thế giới. Chúng đã tiến hóa từ tổ tiên Pakicetus, vốn có kích thước chỉ bằng một con chó. Theo nghiên cứu năm 2016 trên tạp chí Biology Letters, kích thước của cá voi, bao gồm cá voi xanh, đã tăng lên đáng kể trong 5,3 triệu năm qua.

Một trong những nguyên nhân cho sự tiến hóa vượt bậc này là hành vi lọc mồi của cá voi. Để kiếm ăn, cá voi di chuyển đến những nơi có nhiều sinh vật phù du, há miệng và hút một lượng lớn nước và mồi.

Sau đó, chúng dùng những chiếc răng giống như lông cứng để sàng lọc thức ăn. Chiến lược kiếm ăn có phần thụ động này gắn liền với quá trình trao đổi chất hiệu quả cao, cho phép cá voi tiết kiệm lượng lớn năng lượng khi di chuyển quãng đường dài.

Các nhà khoa học cho rằng trong quá khứ, nguồn sinh vật phù du, do băng tan tràn vào đại dương, là khổng lồ, giàu dinh dưỡng. Nguồn thức ăn dồi dào, kết hợp với việc tiêu tốn ít năng lượng đã thúc đẩy sự tăng trưởng vượt bậc của cá voi và cho phép chúng đạt đến kích thước khổng lồ như hiện nay.

Sọc hổ

Những chiếc sọc giúp hổ ngụy trang khi bắt mồi.

Những con hổ có sọc khác nhau, giống như dấu vân tay ở người. Chúng giúp loài hổ dễ dàng ẩn nấp trong đám cỏ khi đi săn mồi.

Năm 1952, nhà toán học người Anh Alan Turing đưa ra giả thuyết rằng phản ứng hóa học giữa hai chất không đồng nhất là nguyên nhân tạo ra những “hoa văn” này. Ông gọi các chất đó là “morphogens”, nằm trong các lớp da của hổ.

Một loại đóng vai trò là chất kích hoạt còn loại kia là chất ức chế. Chất kích hoạt sẽ tạo nên những đường sọc trên người hổ còn chất ức chế làm nên khoảng trống giữ các sọc.

Giả thuyết này đã được chứng minh vào năm 2012 trên tạp chí Nature Genetics.

Rắn đuôi chuông

Âm thanh từ đuôi của rắn đuôi chuông khiến bất cứ ai nghe thấy đều ớn lạnh. Theo một nghiên cứu vào năm 2016 trên tạp chí The American Naturalist, các nhà khoa học đã quan sát 56 loài rắn thuộc họ Viperidae, bao gồm rắn đuôi chuông, và Colubridae, một trong những họ rắn lớn nhất.

Khi đối mặt với mối đe dọa, các loài rắn thuộc hai họ bắt đầu lắc và rung phần đuôi, cho thấy hành vi này là điểm chung của họ nhà rắn. Tiếng động phát ra từ đuôi rắn chuông khi rung lắc là do hai lớp chất sừng keratin, cùng chất liệu cấu thành móng tay của con người, ở cuối đuôi va chạm nhau. Bên trong chiếc đuôi, ngoài lớp sừng thì rỗng nên âm thanh vang và rắt réo hơn.

Những con rắn lắc đuôi nhanh nhất đã tạo thành một tập thể, gọi là rắn đuôi chuông, cũng là loài tiến hóa tốt nhất trong họ nhà rắn.

Càng tôm hùm

Động vật giáp xác giống tôm hùm xuất hiện lần đầu tiên vào khoảng 400 triệu năm trước nhưng càng của chúng phát triển to lớn sau đó khoảng 200 triệu năm. Thời kỳ này, sự cạnh tranh thức ăn giữa những loài ăn mồi dưới biển ngày càng gia tăng, đòi hỏi càng của tôm hùm phải trở nên to khỏe hơn.

Đến nay, tôm hùm sở hữu hai chiếc cực lớn, sắc nhọn, cứng cáp nhưng kích thước hai bên không bằng nhau. Chiếc to hơn là càng thuận của tôm hùm với các cơ sợi nhanh, có thể bắt mồi với tốc độ 20 mili/giây. Chiếc còn lại nhỏ hơn nhưng sắc nhọn, cứng cáp giống như một chiếc máy nghiền để xé nhỏ con mồi.

Khi mới sinh ra, hai chiếc càng của tôm hùm to bằng nhau. Nhưng chúng thay đổi kích thước theo thời gian để phù hợp với cách chúng được sử dụng.