Thành công trong tiến hóa không phải là ở số lượng con cái, mà là ở số lượng cháu cái.
Thành công tiến hóa không phải là ở số lượng con cái, mà là ở số lượng cháu cái: những đứa con cần phải tồn tại và truyền lại gen của chúng.
David Attenborough, khi được nhà báo Joanna Nikodemska hỏi vài năm trước về loài động vật ông thấy thú vị nhất, đã trả lời sau khi suy nghĩ rằng ông cảm thấy bị cuốn hút nhất bởi một đứa trẻ ba tuổi – loài người, với khả năng phát triển và thích nghi vô hạn.
Nhà báo này và tôi đã kiểm chứng quan điểm này suốt hơn tám năm qua – quả thật, việc quan sát sự phát triển của một cá thể nhỏ bé thuộc loài Homo sapiens là một cuộc phiêu lưu liên tục và đầy thú vị.
Hướng nhiều r hay nhiều K?
Một sự thật là thành công tiến hóa được quyết định không phải bởi tuổi thọ của cá thể trưởng thành, mà bởi số lượng con cháu mang gen của chúng vào các thế hệ tiếp theo. Cụ thể hơn, thành công không phải là ở số lượng con cái mà là số lượng cháu cái: những đứa con cần phải sống sót và truyền lại gen của chúng. Tất nhiên, để có con, trước tiên cần tạo ra chúng, hoặc ít nhất là bắt đầu sự phát triển của trứng, như cách xảy ra ở các loài sinh sản trinh sản, nơi con cái không cần đến con đực, hoặc chỉ rất ít khi.
Sinh thái học phân biệt hai chiến lược sinh sản: chọn lọc r và chọn lọc K. Các ký hiệu này được lấy từ một công thức phức tạp minh họa động lực dân số được phát triển vào năm 1838, hệ thống hóa cách chúng ta suy nghĩ về thành công động vật cho phần còn lại của thế kỷ 19 và gần như toàn bộ thế kỷ 20. Nó được Pierre François Verhulst (1804 – 1849) phát triển, và phiên bản đơn giản của nó là: dN/dt = rN (1 – N/K), trong đó N là dân số, r là tốc độ phát triển tối đa của nó, K là sức chứa của môi trường địa phương, và dN/dt là tốc độ thay đổi của dân số theo thời gian. Theo mô hình này, các loài tham gia vào chọn lọc r sẽ sinh sản càng nhiều càng nhanh càng tốt, trong khi chọn lọc K tập trung vào đầu tư chất lượng thay vì số lượng.
Tình yêu và tiến hóa trong vương quốc động vật
Vậy là chúng ta hoặc có nhiều con, không quá lo lắng mà hy vọng mọi thứ sẽ ổn và một số con trong chúng sẽ sống sót; hoặc chúng ta có ít con, nhưng đầu tư nhiều vào chúng và cố gắng bảo đảm chúng sẽ làm tốt nhất có thể. Tất nhiên, như thường lệ, trong tự nhiên điều này không đơn giản là hai cực rõ rệt, mà là một sự liên tục, nơi mà không chỉ các loài khác nhau mà cả các cá thể khác nhau cùng loài hoạt động đâu đó giữa hai thái cực này, và chúng ta chỉ có thể nói rằng một số là nghiêng về r hơn, còn một số nghiêng về K hơn.
Ví dụ, cá guppy – loài cá nhỏ ở Nam và Trung Mỹ, phổ biến với cả những người chơi cá cảnh và các nhà sinh học tiến hóa – rất linh hoạt trong vấn đề này. Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu chúng trong nhiều năm ở các con suối Trinidad và phát hiện ra rằng chiến lược của chúng rất khác nhau tùy thuộc vào sự hiện diện của kẻ săn mồi, đôi khi chỉ trong khoảng cách vài mét. Ở phần đầu của con suối, nơi các tảng đá ngăn cản những con cá lớn bơi qua, cá guppy có ít con hơn, nhưng con lớn hơn và được nuôi dưỡng tốt hơn, vì vậy chúng nghiêng về K, và con non của chúng lớn lên trong môi trường nước yên tĩnh.
Ở phía dưới tảng đá (đôi khi chỉ cần một tảng đá lớn cũng đủ) chúng chọn chiến lược gần với lựa chọn r hơn – con non của chúng nhỏ hơn, nhưng lại đông hơn nhiều, vì đối mặt với nguy cơ liên tục bị ăn thịt, điều này có ý nghĩa là có càng nhiều con càng tốt. Vậy, mặc dù khoa học hiện nay đang dần xa rời mô hình cổ điển này và nói nhiều hơn về sự đa dạng của các chiến lược sinh tồn, tôi cho rằng – với một số lưu ý – hai chữ cái này vẫn giúp chúng ta mô tả được một thực tế phức tạp.
Dù vậy, dù có bao nhiêu con non, chúng cần được sinh ra bằng cách nào đó. Ở đây, có hai phương pháp chính. Bạn có thể đẻ trứng có lòng đỏ (tương đương với bữa trưa đóng gói từ quan điểm tiến hóa), từ đó sau một thời gian, với ít hoặc nhiều sự trợ giúp từ cha mẹ, con của bạn sẽ nở; hoặc bạn có thể nuôi dưỡng con non trong chính cơ thể mình và sinh chúng ra như đã hoàn chỉnh. Có thể dễ đoán rằng ngoài oviparity và viviparity còn có lựa chọn thứ ba: ovoviviparity. Đây là trường hợp phôi phát triển trong trứng nhưng nở trong cơ thể mẹ, và con non sẽ rời khỏi đó sau đó.
Tất cả trứng trong một giỏ?
Hãy bắt đầu từ ab ovo. Quả trứng phải được bao bọc trong thứ gì đó, để ít nhất có thể bảo vệ phôi khỏi nguy hiểm bên ngoài. Các loài đẻ trứng trong nước thường không phải lo rằng trứng sẽ bị khô, vì vậy với chúng, màng nhầy là đủ; điều này giúp các thành phần trong trứng không bị xáo trộn. Nhưng nếu bạn sống trên cạn, bạn cần – như nhiều loài côn trùng và nhện, tất cả các loài bò sát và chim, cũng như các loài thú như thú mỏ vịt và thú echidna – đầu tư vào một lớp vỏ kín nước. Vỏ cứng của trứng chim cũng giúp bảo vệ nó khỏi một số kẻ săn mồi. Ví dụ, vỏ trứng đà điểu – đồng thời là tế bào đơn lớn nhất thế giới – dày và chắc đến mức ngay cả sư tử cũng gặp khó khăn khi phá vỡ nó.
Dù trứng có được bao bọc trong gì đi chăng nữa, chúng đều có cơ hội sống sót cao hơn nếu có ai đó chăm sóc chúng. Chúng ta thường liên tưởng việc ấp trứng với chim; thật vậy, chúng hoặc tự chăm sóc ổ trứng của mình, hoặc như chim cúc cu, lừa ai đó khác làm điều đó thay mình. Nhưng các loài động vật khác cũng cung cấp nhiều ví dụ về sự tận tụy của cha mẹ. Các con bạch tuộc cái dành những tuần cuối đời để bảo vệ trứng, đặt chúng vào một ngóc ngách dưới nước, cung cấp oxy và làm sạch chúng khỏi tảo và ký sinh trùng. Công việc này tiêu tốn tất cả thời gian và năng lượng còn lại sau khi đã nỗ lực rất lớn trong việc sản xuất và đẻ trứng ở nơi thích hợp. Khi bạch tuộc con cuối cùng nở, mẹ chúng đã chết hoặc đang trên bờ vực tử vong. Mặc dù chiến lược này có vẻ phù hợp với loài thân mềm, nhưng vị trí hiện tại của chúng ta trong thế giới là nhờ vào nó – tôi nghi ngờ rằng nếu một con bạch tuộc mẹ có thể truyền lại kiến thức và kinh nghiệm của mình cho con cháu, Trái Đất sẽ là một nơi rất khác biệt.
Trí tuệ đặc biệt của bạch tuộc
Mặc dù có trí thông minh đáng kinh ngạc, mỗi con bạch tuộc phải tự phát minh lại bánh xe. Xét rằng trí tuệ của chúng đi trước con người hàng triệu năm, tôi thật sự nghĩ rằng nếu chúng có thể tích lũy kinh nghiệm từ thế hệ này sang thế hệ khác, tôi đã viết bài này cho một biên tập viên tám chân, nếu như cô ấy có hứng thú với ý kiến của một sinh vật thấp kém như con người.
Tận hiến của loài chân đầu và hành vi hiến tế của một số loài động vật không xương sống. Mặc dù sự hy sinh của bà mẹ chân đầu (như bạch tuộc) rất ấn tượng, một số động vật không xương sống khác còn đi xa hơn. Có lẽ hình thức tận hiến tột cùng nhất của sự nuôi dưỡng là matriphagy, hay việc con non ăn thịt chính mẹ chúng ngay khi nở. Hiện tượng này có thể được quan sát ở một số loài nhện: sau khi đẻ trứng, con cái bắt đầu phân giải các mô cơ thể bằng dịch tiêu hóa, để khi những con nhện con nở ra, mẹ chúng chỉ còn là một cái bao chân chítin chứa đầy dịch dinh dưỡng.
Những con non chỉ cần cắn xuyên qua lớp da mẹ và có thể hấp thụ ngay. Ở các loài côn trùng, bên cạnh các ví dụ rõ ràng của nhóm Hymenoptera (tức kiến, ong bắp cày và ong mật) và mối, bọ tai cung cấp một ví dụ khác về sự tận tụy của cha mẹ. Loài bọ tai Nhật Bản Anechura harmandi là côn trùng duy nhất được khoa học biết đến mà mẹ chúng cũng chết trước khi con nở để trở thành bữa ăn đầu tiên của chúng. Ngay cả loài bọ tai thông thường cũng không lạ lẫm với sự hy sinh của mẹ. Những con cái của những loài ít được ưa chuộng này – những kẻ không sợ hãi tiêu diệt rệp và cá bạc – thường tập hợp thành nhóm để cùng chăm sóc trứng, sau đó nuôi dưỡng con non và dũng cảm bảo vệ chúng khỏi kẻ thù.
Đẻ trứng có những lợi thế rõ ràng. Nếu chúng không cần chăm sóc, bạn không chỉ có thể sản xuất nhiều mà còn có thể mong đợi rằng chúng sẽ tự phát tán khắp thế giới. Nhưng mang con trong cơ thể giúp cha mẹ dễ dàng cung cấp điều kiện phát triển phù hợp hơn. Không ngạc nhiên khi một số loài động vật (bao gồm nhiều loài cá mập và rắn hổ mang châu Âu) đã chọn sự thỏa hiệp của ovoviviparity trong quá trình tiến hóa. Ở các loài khác – như thằn lằn sinh sản – một trong hai phương pháp sinh sản sẽ chiếm ưu thế tùy thuộc vào điều kiện môi trường. Ở Nam Âu, loài thằn lằn này, giống như hầu hết các loài thằn lằn, đẻ trứng. Nhưng ở các khu vực lạnh hơn, con cái sinh ra con non. Nhờ chiến lược linh hoạt này, chúng có thể sống ở những môi trường không thể tiếp cận đối với nhiều loài khác, như trên núi cao và cực bắc của châu Âu. Đây là loài bò sát duy nhất ở châu Âu cũng sống được trên vòng Bắc Cực, mặc dù loài rắn độc – loài rắn phương bắc nhất của chúng ta – gần như sống xa về phía bắc đến mức đó.
Lựa chọn kỳ lạ: đặt trứng vào cơ thể của kẻ khác
Một vấn đề thú vị khác là đặt trứng của bạn vào cơ thể của kẻ khác, mặc dù tôi không chắc điều này vẫn được coi là ovoviviparity. Ví dụ tầm thường và gay gắt nhất là nhiều loài ký sinh bên trong, những loài tận dụng hoàn toàn vật chủ của chúng, sống trong đó một thời gian, trước khi giết chết nó giống như Sinh vật ngoài hành tinh trong bộ phim khoa học viễn tưởng nổi tiếng. Nhiều loài ong bắp cày làm tê liệt nạn nhân của mình (thường là một con sâu hoặc nhện) và đẻ trứng vào kho lương sống đó; ấu trùng sau này sẽ dần dần gặm nhấm vật chủ từ bên trong. Nhưng việc đặt trứng vào cơ thể của đối tác của mình còn thú vị hơn.
Đây là điều xảy ra với Hippocampus, hay cá ngựa di chuyển chậm. Sau khi nhảy múa giao phối và hoàn thành mối quan hệ, con cái đẻ trứng đã thụ tinh vào một túi đặc biệt phía trước của con đực. Từ đó, chúng sẽ được chăm sóc trong cơ thể con đực, để một ngày nào đó con đực có thể sinh ra hàng trăm cá ngựa nhỏ, mà sau khi sinh con đực vẫn sẽ chăm sóc.
Nhưng từ khi còn nhỏ, tôi đã bị thu hút bởi một sinh vật khác. Cóc Suriname thông thường – một loài lưỡng cư không đuôi (tức là gần giống ếch) từ phần bắc của Nam Mỹ với cái tên Latinh quyến rũ Pipa pipa – xuất hiện trong cuộc đời tôi qua một minh họa trong một cuốn atlas động vật cổ xưa, và ngay lập tức nhảy lên bệ đài trở thành một trong những loài yêu thích của tôi mọi thời đại. Ngay sau khi con cái đẻ trứng, con đực thu thập chúng và phân bố đều trên lưng dính của con cái. Da của con cái trở nên xốp, và trứng chìm vào trong đó và phát triển khá an toàn; sau một thời gian, những con ếch nhỏ đã phát triển hoàn toàn sẽ rời khỏi lưng mẹ. Đây chắc chắn là một trong những cuộc sinh nở thú vị nhất trong tự nhiên.
Mối liên kết mạnh mẽ nhất
Nếu con non không bị tách khỏi cơ thể mẹ bởi vỏ trứng, thường thì mẹ sẽ nuôi dưỡng nó thông qua một nhau thai. Đây tất nhiên là trường hợp của đa số loài thú, nhưng không phải độc quyền. Nhau thai cũng có thể được tìm thấy ở một số loài cá mập và thằn lằn, nhưng sinh sản thực sự đã tiến hóa độc lập ít nhất 150 lần và xuất hiện ở nhiều loài cá, lưỡng cư, côn trùng và động vật không xương sống. Một trong những cha mẹ bất ngờ chăm sóc tận tình là ruồi xê xê khét tiếng: con cái mang trong bụng một ấu trùng duy nhất, ngày càng lớn trong vòng chín tháng, nuôi dưỡng nó bằng một chất lỏng sữa bổ dưỡng. Một phiên bản kinh dị hơn của việc nuôi dưỡng con cái có thể được quan sát ở một số loài Gymnophiona từ họ lươn lưỡng cư phổ biến. Ấu trùng của chúng có răng đặc biệt cho phép chúng ăn lớp biểu mô của ống dẫn trứng của mẹ. Sau khi sinh, lươn con sẽ chuyển sang lớp biểu mô ngoài của mẹ và thực sự lột da mẹ, mặc dù may mắn là mẹ chúng có khả năng tái sinh nhanh chóng.
Sau khi rời khỏi cơ thể mẹ – bằng cách này hay cách khác – nhiều động vật non vẫn cần sự chăm sóc liên tục. Vì mối liên kết thể chất không còn, việc thuyết phục cha mẹ tiếp tục cung cấp thức ăn và chỗ ở đòi hỏi phải tạo ra một mối liên kết tâm lý. Cha mẹ phải yêu thích con cái mới sinh hoặc vừa nở của mình để tiếp tục chăm sóc chúng.
Và vì vậy, tiến hóa đã trang bị cho động vật non một loạt các tín hiệu khiến cha mẹ bất lực. Ở chim, thường là màu sắc rực rỡ bên trong mỏ và xung quanh nó, hiện rõ khi chúng mở to. Những con chim trưởng thành không thể cưỡng lại và sẽ đút thức ăn vào miệng mở to, kể cả khi đó không phải là con của chúng mà, ví dụ, là một con cá tận dụng tình huống. Do bản năng nguyên thủy của chính chúng ta mà hầu hết chúng ta cũng cảm thấy lòng nhân ái và sự thôi thúc mạnh mẽ muốn chăm sóc động vật non (hoặc những con trông có vẻ nhỏ bé). Điều đáng nói là đối tượng nhận sự chăm sóc đó thậm chí không cần phải dễ thương, xinh đẹp. Tôi vẫn nhớ mình xúc động như thế nào khi, là một sinh viên, tôi phát hiện một tổ chim bọ nhỏ quặt quẹo trong một trong những hộp làm tổ mà tôi kiểm tra. Những con non của loài chim gõ kiến này, với cổ mảnh khảnh và đầu phẳng, trông như những cây nấm mọc mốc, nhưng nó vẫn có tác dụng. Đôi mắt tương đối lớn và âm thanh squeaky của chúng là đủ để thu hút sự chú ý.
Tất nhiên, nếu động vật đáp ứng tiêu chí vẻ đẹp của chúng ta, tác động còn mạnh hơn. Mèo một cách trắng trợn khai thác điều này – sự quyến rũ của gương mặt nhỏ nhắn, đôi mắt to và tiếng kêu giống như tiếng khóc của trẻ sơ sinh hóa ra là quá mạnh mẽ đến nỗi ngay cả người bạn địa chất của tôi cũng không thể cưỡng lại chúng. Mặc dù do nghề nghiệp của mình, anh quen thuộc với thiên nhiên qua chiếc búa, nhưng anh không thể ngừng chụp ảnh các chú mèo của mình và liên tục khoe chúng trên mạng xã hội.
Tuy nhiên, không thể nghi ngờ rằng ở những loài động vật như chim và thú, không chỉ là một phản xạ đơn giản. Trong một thời gian, các nhà nghiên cứu đã ngày càng táo bạo hơn khi tuyên bố rằng những động vật khác cũng trải nghiệm cảm xúc và cảm xúc, như sợ hãi, giận dữ, nhàm chán và tình yêu. Và tình yêu dành cho con cái có lẽ là điều dễ dàng nhất để quan sát. Đây là cách giải thích đơn giản nhất cho những ví dụ kịch tính như hành vi của một con cá voi sát thủ tên là Tahlequah, người đã mang thi thể của con chết của mình trong 17 ngày. Tình yêu của cha mẹ cũng có thể là lý do – bởi không còn lý do nào khác – cho những ví dụ hành vi bình dị và hạnh phúc hơn, chẳng hạn như thực tế là tôi đang chuẩn bị đưa con gái đến trường, mặc dù tôi đã dành cả đêm để viết bài này.
