Mắt người và mắt mực có quá trình tiến hóa giống nhau

Quá trình tiến hóa đã tạo ra những thay đổi đáng kinh ngạc. Có những đặc điểm đã được tiến hóa rất nhiều lần ở những loài sinh vật khác nhau. Những tổ tiên biết bay của loài chim và những tổ tiên là động vật có vú của loài dơi đều tiến hóa đôi cánh một cách độc lập, một ví dụ về tiến hóa hội tụ.

Ví dụ tương tự là mắt của loài người và loài mực. Một nghiên cứu mới đây cho thấy, mặc dù là hai loài hoàn toàn khác nhau, nhưng cả người và mực đều trải qua quá trình tiến hóa mắt giống nhau.

Cũng như mọi cơ quan khác của cơ thể, mắt là sản phẩm từ hoạt động của rất nhiều gene khác nhau. Phần lớn các gene này mang thông tin quy định việc hình thành các bộ phận của mắt. Ví dụ, một gene sẽ phụ trách hình thành sắc tố nhạy cảm với ánh sáng trong mắt, trong khi một gene khác phụ trách hình thành thủy tinh thể.

Bên cạnh các gene cấu tạo nên các bộ phận của mắt, một số gene lại phụ trách việc hình thành cấu trúc của mắt. Thay vì mang các thông tin cấu tạo các bộ phận của mắt, các gene này mang thông tin quy định vị trí và thời điểm các bộ phận của mắt cần được cấu tạo và ráp nối lại với nhau. Bởi vai trò kiểm soát quá trình hình thành mắt mà các gene này được gọi là gene kiểm soát.

Gene quan trọng nhất trong số các gene kiểm soát có tên là Pax6. Gene Pax6 cổ đại nhiều khả năng đã giúp hình thành dạng sơ khai nhất của mắt - một tập hợp các tế bào cảm nhận ánh sáng hoạt động cùng nhau để thông báo cho một sinh vật nguyên thủy biết nó đang ở chỗ sáng, chỗ tối hay chỗ có bóng râm.

Ngày nay, những dấu vết của gene Pax6 được tìm thấy ở nhiều sinh vật khác nhau, từ loài chim và loài ong tới động vật có vỏ, cá voi, thậm chí ở cả loài mực và loài người. Điều này có nghĩa là gene Pax6 đã xuất hiện từ trước cả thời điểm tiến hóa phân tách các loài khác nhau trong kỷ Cambri cách đây 500 triệu năm.

Gene Pax6 đã quy định việc hình thành nhiều loại mắt đa dạng. Từ con mắt đơn giản, nó giúp côn trùng tiến hóa dạng mắt kép sử dụng hàng loạt các bộ phận cảm nhận ánh sáng để nhận biết hình ảnh.

Gene này cũng giúp hình thành kiểu mắt của con người cũng như các loài họ hàng có xương sống khác là mắt camera, một cấu trúc khép kín với tròng mắt và thủy tinh thể, dịch nội nhãn và võng mạc nhận biết hình ảnh.

Để có thể tạo nên một cấu trúc phức tạp như vậy, các hoạt động mà Pax6 kiểm soát cũng trở nên rất phức tạp. Nhằm hoàn thành nhiệm vụ, quá trình tiến hóa đã làm tăng số lượng các thông tin trong một gene Pax6 đơn.

Giống các gene khác, gene Pax6 cũng được viết bằng mã DNA. Để hoạt động, DNA cần được đọc và sao chép sang một dạng mã khác gọi là RNA.

Ảnh: Live Science

Mã RNA thú vị ở chỗ nó có thể được chỉnh sửa. Một cách chỉnh sửa là cắt đoạn, tức là bỏ đi một phần ở giữa đoạn mã và nối hai phần còn lại với nhau.

Điều tuyệt vời của cắt đoạn là từ một đoạn mà RNA có thể tạo ra hai dạng thông tin khác nhau. Mã RNA của gene Pax6 cũng có thể bị cắt ra theo cách tương tự.

Trong nghiên cứu mới đây, Atsushi Ogura và các đồng nghiệp thuộc Viện Khoa học và Kỹ thuật sinh học Nagahama đã tìm ra rằng việc cắt đoạn RNA Pax6 đã được sử dụng trong quá trình hình thành mắt camera ở những loài như mực và bạch tuộc, những động vật thân mềm.

Mắt camera của những động vật này có những đặc điểm như mắt của động vật có xương sống.

Tổ tiên chung của động vật thân mềm và động vật có xương sống cũng đã tồn tại cách đây hơn 500 triệu năm.

Việc cắt đoạn RNA của gene Pax6 ở động vật thân mềm là một minh chứng tuyệt vời cho việc quá trình tiến hóa đưa ra một giải pháp tương đồng theo nhiều cách khác nhau. Sử dụng những cấu trúc tương tự nhau, sự tiến hóa đã tạo ra những đổi mới hết sức đáng kể.

Từ khóa liên quan:

mắt người

mắt mực

gene kiểm soát

Gene Pax6

quá trình tiến hóa của mắt mực

cấu trúc mắt mực

dạng sơ khai nhất của mắt

RNA Pax6

Atsushi Ogura