Nọc độc các loài tiến hóa ra sao?

Một nghiên cứu mới đây đã góp phần làm sáng tỏ hơn quá trình tiến hóa của một trong những thứ vũ khí cổ xưa nhất trong thế giới động vật – nọc độc.

Để thích ứng với những con mồi càng ngày càng tinh ranh, những loài thú săn mồi cũng phải tiến hóa và phát triển – như một lẽ đương nhiên nếu như chúng không muốn bị chết đói. Và, một nghiên cứu mới đây về nọc độc của một vài loài động vật đã hé lộ thêm một khía cạnh nữa của hiện tượng chọn lọc tự nhiên.

Nọc độc – vốn được coi như một vũ khí hiệu quả đối với nhiều loài sinh vật – vừa được dùng để săn mồi, cũng vừa có thể là phương tiện chống lại những kẻ đi săn khác. Trong thế giới tự nhiên, có rất nhiều loài động vật được trang bị thứ vũ khí này, như rắn, bọ cạp, ong, v…v… Tuy nhiên, hiệu quả của nọc độc đối với những loài khác nhau cũng hoàn toàn khác nhau – vô hại với loài này, nhưng lại đặc hiệu với loài khác. Vậy nên, nọc độc cũng cần phải biến đổi để có thể thích ứng được với nhiều tình huống, như sự hiện diện của những kẻ thù mới, hay là để chống lại khả năng đề kháng mà cơ thể con mồi sản sinh ra.

Đối với những người nghiên cứu về tiến hóa ở động vật, nọc độc là một đề tài nghiên cứu tương đối thú vị, do chúng có đặc điểm tiến hóa rất nhanh, nhanh hơn nhiều so với đặc tính cơ thể của vật chủ.

Nọc rắn có thể chết chóc với một số loài, nhưng lại vô hại với một số loài khác

Tại trường Đại học Hebrew nằm tại Jerusalem, giáo sư Yehu Moran và Kartick Sunagar cùng nghiên cứu 85 nhóm gen khác nhau để tạo ra hơn 3.500 chuỗi gen độc tố của cả những loài động vật có và không có xương sống. Trên thực tế, nọc độc ở các loài động vật đã tiến hóa trong suốt hơn 600 triệu năm – tức là từ rất lâu trước khi đôi chân của loài rắn bị thoái hóa.

Quá trình chọn lọc tự nhiên có thể được chia ra làm hai phần khác nhau. Trong quá trình chọn lọc có lợi, những loại protein mới, cùng bộ nhiễm sắc thể quy định chúng, sẽ được sản sinh ra. Ngược lại là quá trình thoái hóa hay loại bỏ, những nguồn gen không còn có tác dụng trong việc sinh tồn sẽ biến mất dần ở các thế hệ sau. “Nghiên cứu của chúng tôi đã chỉ ra rằng, nọc độc ở thời tiền sử tiến hóa rất chậm bởi quá trình loại bỏ, nhưng đến những thế hệ gần đây, chúng phát triển và phân hóa với tốc độ cao. Nguyên nhân diễn ra điều này là nhờ quá trình chọn lọc có lợi” – Giáo sư Moran chia sẻ.

Đối với con người, nọc rắn có thể trở thành nguồn nguyên liệu quý trong y học

Tuy nhiên, mặt khác, nhóm nghiên cứu của Moran và Sunagar cũng phát hiện ra rằng, số lượng các Amino Axit trong nọc độc không hề ảnh hưởng đến tốc độ chúng tiến hóa – mà phụ thuộc hoàn toàn vào thời gian.

Vấn đề là từ trước đến nay, khi nghiên cứu về nọc độc, loài rắn vẫn luôn được ưu tiên hàng đầu. Chính vì lẽ này mà bức tranh toàn cảnh về nọc độc các loài trở nên phiến diện đi rất nhiều lần. Theo giáo sư Moran, sự “ưu tiên” này vô tình khiến chúng ta ngộ nhận rằng quá trình chọn lọc có lợi hiện đang diễn ra chủ yếu. Theo như ông, thực ra nọc rết tiến hóa chủ yếu bằng phương pháp loại bỏ, nhưng số lượng mẫu nọc độc của loài rết chỉ đếm trên đầu ngón tay.

Quá trình tiến hóa của nọc độc bắt đầu với việc sử dụng hàng loại các phép chọn lọc có lợi: như sản sinh chất độc mới, tăng độc tính, v…v… để phù hợp với nhu cầu sử dụng của vật chủ. Sau một thời gian dài mà nọc độc không cần phải mạnh hơn nữa, lúc này, quá trình loại thải sẽ diễn ra, để tạo ra thứ chất độc hiệu quả nhất đối với từng loài cụ thể.

“Các loại nọc độc trong thế giới động vật tiến hóa và phân nhánh thường xuyên, liên tục, qua đó khiến cho ‘kho vũ khí’ của các loài trở nên đa dạng hơn bao giờ hết. Sau đó các loài động vật sẽ phải mất thêm một khoảng thời gian rất dài loại thải và chọn lọc, trước khi hoàn thiện được nọc độc của mình” – nhóm nghiên cứu cho biết. “Tuy nhiên, kể cả khi quá trình loại thải và hoàn thiện diễn ra, nếu như điều kiện sống của những loài này bị thay đổi, xáo trộn hoàn toàn, chúng sẽ phải trở về với quá trình phát triển ban đầu.”

Nghiên cứu trên có lẽ cũng là một trong những phát hiện nền tảng để tìm ra câu trả lời cho một cuộc tranh cãi khiến giới sinh vật học đau đầu bao lâu nay: “Các loài bò sát phát triển nọc độc vào thời kỳ lúc chúng mới bắt đầu tiến hóa, hay phải đợi đến khi chúng phân hóa đa dạng rồi mới bắt đầu?”

Tham khảo iflscience

Nguồn: GenK