Cua đã tiến hóa năm lần riêng biệt, vì sao chúng đang tiến hóa ngược trở lại?

Các nhà khoa học từ lâu đã tự hỏi liệu có giới hạn nào cho những gì tiến hóa có thể làm hay Darwin đã có quan điểm đúng. Sự thật có thể nằm ở đâu đó giữa hai ý kiến này.

Tiến hóa nhiều lần tìm ra giải pháp này đơn giản vì nó hiệu quả. Charles Darwin tin rằng tiến hóa đã tạo ra những hình dạng bất tận đẹp nhất. Đây là một quan niệm hay nhưng nó không giải thích được tại sao tiến hóa liên tục tạo ra cua.

Dù dường như không có giới hạn về số lượng loài có thể tiến hóa, có thể tồn tại các giới hạn về số lượng các hình thái cơ bản mà các loài đó có thể tiến hóa thành. Sự tiến hóa của các sinh vật giống cua có thể là một trong những ví dụ tốt nhất cho điều này, bởi vì chúng đã tiến hóa không chỉ một lần mà ít nhất là năm lần.

Cua thuộc vào một nhóm giáp xác gọi là decapods – nghĩa đen là mười chân, bởi vì chúng có năm cặp chân đi bộ. Một số decapods, như tôm hùm và tôm, có một cái bụng dày, cơ bắp, là phần chính của con vật mà chúng ta ăn. Chỉ cần một cú nhấp nhanh của bụng, tôm hùm có thể lao lùi và thoát khỏi kẻ thù.

Ngược lại, cua có một cái bụng ép lại, giấu bên dưới phần ngực và vỏ rộng nhưng dẹt. Điều này cho phép chúng bò ngang vào các kẽ đá để bảo vệ mình. Tiến hóa liên tục tìm ra giải pháp này vì nó hoạt động tốt trong các điều kiện tương tự.

Năm nhóm cua

Nhóm cua lớn nhất là Brachyura (cua thật) bao gồm cua ăn được và cua xanh Đại Tây Dương. Chúng có một tổ tiên cũng có hình dạng giống cua. Một số loài đã tiến hóa ngược lại và duỗi bụng của mình ra. Nhóm lớn khác là Anomura (cua giả), có một tổ tiên trông giống tôm hùm hơn.

Tuy nhiên, ít nhất bốn nhóm trong Anomura – cua bọt biển, cua sứ, cua vua và cua đá lông của Úc – đã tiến hóa độc lập thành dạng giống cua theo cách gần như giống với các loài cua thật. Giống như các loài cua thật, thân hình nhỏ gọn của chúng phòng thủ hơn và có thể di chuyển ngang nhanh hơn.

Cua không phải là một nhóm sinh học thực sự. Chúng là một tập hợp các nhánh trong cây decapod tiến hóa để trông giống nhau.

Nhưng cua không phải là ngoại lệ.

Điều tương tự cũng xảy ra trong quá trình tiến hóa của các loài chim từ khủng long có lông. Lông vũ có thể đã tiến hóa đầu tiên để giữ ấm, để thu hút bạn tình, để bảo vệ trứng và có khả năng cũng như lưới để bắt mồi. Hàng triệu năm sau, lông vũ dài ra và mượt hơn để bay.

Các nhà cổ sinh vật học không đồng ý về các chi tiết, nhưng tất cả các loài chim hiện đại (Neoaves) đều tiến hóa từ tổ tiên sống trên mặt đất ngay sau sự kiện tuyệt chủng hàng loạt xóa sổ các loài khủng long khác. Tuy nhiên, cánh có lông và khả năng bay cũng đã tiến hóa sớm hơn ở các nhóm khủng long khác, bao gồm troodontids và dromaeosaurs. Một số trong số này, như Microraptor, có bốn cánh.

Tua lại cuộn băng của sự sống

Thật không may, chúng ta không thể thực hiện các thí nghiệm tiến hóa để xem liệu các sự việc tương tự có tiếp tục xảy ra hay không vì điều đó sẽ mất hàng trăm triệu năm. Nhưng lịch sử sự sống đã làm điều gì đó tương tự cho chúng ta, khi các dòng họ liên quan chặt chẽ tiến hóa và đa dạng hóa trên các châu lục khác nhau. Trong nhiều trường hợp, các dòng tổ tiên này liên tục đưa ra các giải pháp giống nhau hoặc gần giống nhau cho các vấn đề.

Một trong những ví dụ tốt nhất là nhóm của chính chúng ta, động vật có vú.

Có hai nhóm chính của động vật có vú sống. Thú có nhau thai (bao gồm chúng ta) và thú có túi (động vật có vú có túi sinh ra con non nhỏ). Cả hai nhóm tiến hóa từ một tổ tiên chung hơn 100 triệu năm trước, chủ yếu là các loài thú có túi ở Úc và châu Mỹ và thú có nhau thai ở những nơi khác.

Sự cô lập này dẫn đến hai lần thí nghiệm gần như độc lập để xem những gì có thể làm với cơ thể động vật có vú. Có các phiên bản thú có túi và nhau thai của chuột chũi, chuột, thú ăn kiến, thú bay lượn và mèo. Thậm chí có cả một loài sói có túi (thylacine, tuyệt chủng vào năm 1936), với hộp sọ và răng giống loài sói có nhau thai đến mức đáng kinh ngạc.

Không chỉ có các dạng cơ thể tiến hóa độc lập mà còn có các cơ quan và cấu trúc khác. Con người có mắt máy ảnh phức tạp với thủy tinh thể, mống mắt và võng mạc. Mực và bạch tuộc, là động vật thân mềm và có họ hàng gần hơn với ốc sên và ngao, cũng tiến hóa mắt máy ảnh với các thành phần tương tự.

Mắt nói chung có thể đã tiến hóa độc lập tới 40 lần ở các nhóm động vật khác nhau. Ngay cả sứa hộp, loài không có não, cũng có mắt với thủy tinh thể ở gốc của bốn xúc tu.

Càng nghiên cứu, chúng ta càng tìm thấy, các cấu trúc như hàm, răng, tai, vây, chân và cánh đều tiếp tục tiến hóa độc lập trên cây sự sống động vật.

Gần đây hơn, các nhà khoa học phát hiện sự hội tụ cũng xảy ra ở cấp độ phân tử. Các phân tử opsin trong mắt chuyển đổi photon ánh sáng thành năng lượng hóa học và giúp con người có thể nhìn thấy có một sự tương đồng chặt chẽ với những phân tử trong sứa hộp và đã tiến hóa song song. Đáng kỳ lạ hơn, các loài động vật khác biệt như cá voi và dơi có sự hội tụ nổi bật trong các gen cho phép chúng định vị bằng tiếng vang.

Con người có thực sự là duy nhất?

Nhiều điều mà chúng ta nghĩ là đặc điểm đặc biệt của con người đã được tiến hóa lại bởi các loài khác. Các loài chim như quạ và quạ đen có trí thông minh giải quyết vấn đề và, cùng với cú, có thể sử dụng các công cụ đơn giản.

Cá voi và cá heo có cấu trúc xã hội phức tạp, và bộ não lớn của chúng cho phép chúng phát triển ngôn ngữ. Cá heo sử dụng công cụ như bọt biển để che mũi khi chúng tìm kiếm thức ăn dưới đáy biển đầy đá. Bạch tuộc cũng sử dụng công cụ và học hỏi từ quan sát những gì xảy ra với các con bạch tuộc khác.

Nếu các sinh vật trên Trái đất liên tục tiến hóa theo cách tương tự, có khả năng chúng cũng sẽ đi theo một lộ trình tương tự nếu sự sống đã tiến hóa ở nơi khác trong vũ trụ. Điều này có thể có nghĩa là các sinh vật ngoài hành tinh trông không quá xa lạ mà lại quen thuộc hơn chúng ta mong đợi.