Chúng ta sẽ bắt đầu bài viết bằng một câu hỏi cũ: Rốt cuộc thì con gà có trước hay quả trứng có trước? Nếu bạn chọn con gà, vậy chẳng phải con gà nở ra từ quả trứng hay sao? Còn nếu bạn chọn quả trứng, vậy con gì đẻ ra nó?

Câu hỏi đã làm khó hàng thế hệ các nhà khoa học và cả các triết gia, cho đến khi họ phát hiện ra động vật đẻ trứng là tổ tiên của các loài sinh con. Vậy nếu chúng ta nhìn bức tranh ấy một cách rộng ra, vượt khỏi ranh giới của loài gà, thì quả trứng sẽ là thứ có trước.

Tất cả các loài sinh vật trên cạn đều tiến hóa từ cá khi chúng từ bỏ đại dương để lên mặt đất sinh sống. Trong khi đó, cá thì đẻ trứng. Khoảng 380 triệu năm về trước, những con cá da phiến mới trở thành loài cổ sinh vật đầu tiên có khả năng sinh con. Nhưng phần còn lại của câu chuyện hóa ra không hề đơn giản.

Trải qua hàng thiên niên kỷ tiến hóa, thiên nhiên vẫn duy trì cả 2 lựa chọn cho phép các loài động vật có thể sinh con. Chúng có thể chọn đẻ trứng, trong đó bào thai sẽ tiếp tục phát triển đến khi trứng nở. Hoặc lựa chọn đẻ con, giữ bào thai ở trong cơ thể người mẹ cho đến khi nó phát triển đủ hình hài như một đứa trẻ sơ sinh và chào đời.

"Chúng ta đang có một sự phân hóa rất cơ bản ở đây", Camilla Whittington, một nhà sinh vật học tại Đại học Sydney, cho biết. Vậy có lý do cơ bản nào giải thích cho sự phân hóa nghiêm ngặt này hay không? Giữa một bên là các loài động vật lựa chọn đẻ trứng, còn một bên là các loài đẻ con? Các loài sinh vật đã tiến hóa từ chỗ đẻ trứng sang đẻ con khi nào và tại sao chúng lại làm vậy?

Có sinh vật nào còn đang tiến hóa và bị mắc kẹt giữa điểm giao thoa ấy hay không? Nói cách khác, chúng là một loài có thể vừa đẻ trứng vừa đẻ con? Và liệu có một loài nào có thể tiến hóa ngược, để đi từ loài đẻ con trở lại thành loài đẻ trứng?

Bài viết này sẽ giúp bạn tìm hiểu một khía cạnh hết sức kỳ diệu của quá trình sinh sản hữu tính. Vậy nên, hãy dụi mắt một chút trước khi đọc nhé.

Đẻ trứng hay đẻ con: Bất kỳ lựa chọn nào cũng mang tính chiến lược

Nếu bạn quay trở lại thuở sơ khai của Trái Đất, khi mà sự sống chỉ mới đang diễn ra phía bên dưới bề mặt đại dương, thứ bạn có ở đó bên trong thủy giới chỉ là những sinh vật đẻ trứng đơn thuần.

Cá, loài sinh vật đại diện cho sự tiến hóa cao nhất ở đó sẽ phóng thích thẳng noãn hoàng của chúng vào thế giới, thường là hàng ngàn noãn hoàng một lúc. Những con cá đực sau đó lại phóng thích hàng triệu triệu tinh trùng.

Những con tinh trùng bơi trong nước biển, đôi khi chúng gặp một quả trứng và thụ tinh cho nó. Phần lớn thời gian còn lại thì không, cả trứng và tinh trùng đều chết một cách vô nghĩa. Nhưng một khi quả trứng được thụ tinh, nó sẽ phát triển. Phôi bên trong đó lớn lên cho đến ngày trứng nở.

Nhiều sinh vật, đặc biệt là những sinh vật nhỏ bé và đơn giản sẽ chọn hình thức sinh sản theo cách này. Và chúng vẫn kiên trì với sự lựa chọn đó của mình sau hàng trăm triệu năm.

***

Nhưng khi các loài động vật trở nên phức tạp hơn, ví dụ khi chúng bắt đầu có xương sống - nhiều loài lưỡng cư, bò sát và thậm chí một số loài cá như cá mập - đã chuyển dần sang một chiến lược sinh sản tiến bộ hơn chút: noãn thai sinh (Ovoviviparity).

Những con cá mập cái vẫn sẽ đẻ trứng, nhưng trước khi đẻ, chúng mang trứng đã được thụ tinh ngay trong cơ thể mình, thay vì đẻ những quả trứng chưa thụ tinh ra ngoài thế giới và phó mặc chúng cho số phận.

Cá mập vẫn được tính là cá đẻ trứng, nhưng trứng sẽ được giữ trong cơ thể con mẹ cho đến khi chúng sẵn sàng nở ra. Phương thức sinh sản này khác với phương thức đẻ con ở chỗ con cá mập con không có bất kỳ liên kết nào với cơ thể mẹ.

Nó không được cung cấp chất dinh dưỡng và trao đổi khí từ cá mập mẹ, không có nhau thai kết nối. Phôi cá mập phát triển thành con nhờ chất dinh dưỡng nó dự trữ trong noãn hoàng. Thậm chí, phôi cá mập còn ăn thịt lẫn nhau trong bụng mẹ để có được chất dinh dưỡng phát triển.

Ưu điểm của phương thức noãn sinh thai là nó cho phép con cái được chọn lọc con đực nào sẽ thụ tinh cho những quả trứng của chúng. Đồng thời, nó đảm bảo tỷ lệ thụ tinh cho trứng cao. Tất cả phôi thai sau đó sẽ được bảo vệ an toàn bên trong bụng mẹ cho đến ngày cuối cùng chúng được phóng thích.

***

Bước nhảy cuối cùng trong quá trình tiến hóa của các hình thức sinh sản là đẻ con. Các nhà khoa học không biết chính xác thời điểm nào, một con vật thuộc giống cái nào, đã đẻ ra một con non chứ không phải là một quả trứng.

Nhưng về cơ bản, việc mang thai nhi trong bụng mẹ là cách hoàn hảo nhất để động vật chăm sóc những đứa con của mình, cũng là tương lai của giống loài. Chúng không những được bảo vệ tuyệt đối khỏi những kẻ săn mồi và mọi mối nguy hiểm khác từ môi trường, mà còn được hưởng chế độ dinh dưỡng liên tục từ người mẹ.

Nhưng bù lại, không phải không có những bất lợi của hình thức sinh sản này.

Chris Organ, một nhà sinh vật học tại Đại học bang Montana cho biết: "Phôi thai là một phần ngoại lai của chính cơ thể người mẹ, và các mô của đứa con đang xâm nhập vào cơ thể của họ. Thật là hoang đường khi nghĩ như vậy. Nhưng đó là sự thật".

Trong suốt thời gian mang thai của mình, những con cái luôn phải cân bằng một cách tinh tế giữa việc chuyển hướng chất dinh dưỡng và cả nguồn lực cho hai mục tiêu: nuôi sống bản thân nó và thai nhi trong bụng nó.

Việc mang theo thai nhi trong người rõ ràng làm tăng chi phí năng lượng mà những con cái trong loài đẻ con phải trả, so với những loài đẻ trứng. Điều này có thể thấy rõ nhất trong số các loài chim. Sau hàng triệu năm tiến hóa, chúng ta vẫn không có bất cứ một loài chim nào đẻ con cả.

Đó là bởi nếu chúng mang thai, những con chim thậm chí sẽ không thể bay. Ngược lại đẻ trứng có nghĩa là chúng sẽ được giải phóng nhanh hơn khỏi chu kỳ sinh sản. Để bù đắp cho việc không thể bảo vệ trứng của mình, những con chim lựa chọn chiến lược đẻ nhiều trứng hơn để tăng cơ hội duy trì nòi giống.

Và khác với các loài động vật đẻ con, động vật đẻ trứng có thể đẻ được nhiều hơn do chúng không phải mang những thai nhi sẽ lớn dần lên trong bụng mình, còn số lượng trứng đã được đẻ ra thì không phụ thuộc vào kích thước cơ thể người mẹ nữa.

Dưới thung lũng chết của tiến hóa, mọi thứ đều có thể đảo lộn

Có thể thấy việc một sinh vật lựa chọn đẻ trứng hay đẻ con cuối cùng cũng có thể quy về một phương trình dựa trên biến số thời gian, trong đó con cái sẽ lựa chọn thời điểm nào để ký gửi phôi của mình vào tự nhiên.

Nếu sinh vật ấy muốn ký gửi phôi sớm, bạn sẽ có một loài đẻ trứng. Ngược lại, các loài sinh vật ký gửi phôi muộn sẽ đẻ con. Lấy lớp bò sát làm ví dụ, hầu hết các loài bò sát sẽ ký gửi phôi của chúng trong khoảng một phần ba chặng đường phát triển của bào thai. Và chúng sẽ thiên về loài đẻ trứng.

Nhưng nếu coi hàm này là một biến số của thời gian, rõ ràng, bạn có thể chọn lựa bất kỳ thời điểm nào trong chặng đường phát triển của bào thai để ký gửi nó. Và nếu một sinh vật rơi đúng vào khoảng giữa, sẽ thật khó để biết tiến hóa sẽ quyết định chúng nên đẻ trứng hay đẻ con.

Tuy nhiên, Whittington cho biết khả năng đó rất khó xảy ra, bởi khoảng giữa của thời gian ký gửi phôi của một sinh vật được các nhà nghiên cứu như cô ví như "thung lũng chết chóc".

Bất kể sinh vật nào dự định ký gửi phôi vào khoảng thời gian giữa chừng này, chúng sẽ phải gánh chịu cả những bất lợi từ việc đẻ trứng lẫn bất lợi từ việc sinh con, trong khi, không hề đạt được một lợi thế nào của cả hai hình thức sinh sản.

Cả những con mẹ và con non trong trường hợp này đều phải đối mặt với sự đe dọa và nguy hiểm cao nhất từ môi trường. "Về mặt tiến hóa, chúng tôi nghĩ rằng điều đó khá bất lợi," Whittington nói.

Vì vậy, đa số các loài sinh vật trên thế giới sẽ phải chọn lựa hai đầu của phổ thời gian, hoặc là chúng ký gửi phôi sớm để đẻ trứng, hoặc chúng ký gửi phôi muộn để sinh con.

Nhưng tiến hóa đúng là một trò chơi xác suất và điều gì cũng có thể xảy ra ở đâu đó. Thực sự chúng ta vẫn có một số sinh vật có thể tồn tại được trong thung lũng chết. Lấy chuột túi và các loài thú có túi ở Châu Úc làm ví dụ.

Chúng có thể sinh ra những con non, hay đẻ ra những bào thai chưa trưởng thành sau đó mang những bào thai này trong túi của mình. Bằng cách này, những con thú có túi vẫn có thể đảm bảo thời gian ký gửi phôi ngắn và kéo dài được thời gian bảo vệ con non của chúng. Đây là một chiến lược cân bằng rủi ro hết sức tinh tế.

Câu chuyện thậm chí được đẩy lên một cách ngoạn mục hơn với loài thằn lằn ba ngón Úc (Saiphos equalis), một loài thằn lằn có thể vừa đẻ trứng vừa đẻ con.

Thông thường, mọi người nghĩ một sinh vật hoặc sẽ đẻ trứng hoặc sẽ sinh con, đó là một lựa chọn sấp ngửa đối với toàn bộ loài của chúng. Giống như bạn không thể có một con chim bồ câu đẻ con trong khi toàn bộ những con chim bồ câu khác đẻ trứng. Bạn cũng không thể tìm được một người nào đẻ trứng thay vì đẻ con.

Tuy nhiên, với thằn lằn ba ngón Úc thì khác, các thí nghiệm của Whittington cho thấy loài này đang đứng giữa một ranh giới chồng chập của tiến hóa. Việc đẻ trứng hay sinh con đối với chúng thậm chí là một lựa chọn cho từng cá thể mà các nhà khoa học cũng không thể giải thích nổi.

Trên thực tế vẫn có một số loài thằn lằn khác có thể vừa đẻ trứng vừa sinh con, nhưng điều đó vẫn được quyết định bởi các yếu tố và điều kiện bên ngoài môi trường sống của chúng, ví dụ như nhiệt độ có thể bật hoặc tắt một vài gen trong cơ thể chúng quyết định tới hình thức sinh sản.

Nhưng đối với thằn lằn ba ngón Úc, tất cả các gen của chúng đều được bật như nhau trong các điều kiện khác nhau. Và việc một con cái đẻ trứng hay đẻ con thực sự là ngẫu nhiên tuyệt đối.

Nó giống như tiến hóa vẫn đang làm một thí nghiệm với loài động vật này sau hàng triệu năm. Mẹ tự nhiên có thể vẫn đang phân vân không biết quyết định nên cho loài thằn lằn này đẻ trứng hay đẻ con.

Whittington cho biết nếu cuối cùng, thằn lằn ba ngón Úc trở thành một loài đẻ trứng, đây sẽ là ví dụ đầu tiên cho thấy một mô hình tiến hóa ngược khi một sinh vật từ bỏ khả năng sinh con và quay về với việc đẻ trứng.

Liệu ngoài kia có sinh vật nào khác từng làm như vậy hay không? Whittington và các nhà khoa học nghi ngờ điều đó có thể đã từng xảy ra trong quá khứ mà chúng ta không hề biết. Có thể cũng từng có những con chim đẻ con, nhưng vì chúng không bay được trong quá trình mang thai nên mới quay trở lại đẻ trứng.

"Những thí nghiệm tiến hóa này đã được tự nhiên thực hiện trong hàng triệu năm", Whittington nói. "Và đó là một quá trình ngẫu nhiên chứ không nhất thiết được định hướng sẵn, để chỉ xảy ra theo một chiều duy nhất".

Do đó, nếu bạn hỏi liệu con người có thể tiến hóa ngược để trở về đẻ trứng hay không? Câu trả lời là hoàn toàn có thể dù nghe thì rất hoang đường. Nhưng đừng quên tiến hóa vẫn đang tiếp tục các thí nghiệm của nó. Chỉ cần đặt một loài sinh vật vào đúng các điều kiện ngoại cảnh, trong một khoảng thời gian đủ lâu, bạn sẽ có được những kết quả ngoài sức tưởng tượng.

Theo Thanh Long