EvoThink – Tư Duy Tiến Hóa #1: Cá Voi Và Giá trị Của Những Luồng Bằng Chứng Độc lập

Giới thiệu, đặc điểm của cá voi và những điều cần xác minh …………….1

  1. Các bằng chứng cổ sinh: hóa thạch và các đặc điểm chuyển tiếp …………….2
  2. Hình thái …………….3
  3. Phôi học …………….3
  4. Cơ quan “thoái hóa” …………….4
  5. Bằng chứng di truyền, sinh học phân tử…………….4
  6. Bằng chứng Địa hóa …………….5
  7. Bằng chứng Cổ – môi sinh…………….5
  8. Bằng chứng Cổ – sinh địa lý …………….5
  9. Bằng chứng niên đại …………….5

Thảo luận …………….6

Trả lời câu hỏi chống tiến hóa hợp lý ……………7

Phần nâng cao: chuyên đề mũi & lỗ thở, chuyên đề tai trong ……………7

Nguồn chính …………7

***

2. Hình thái

Ngoài vụ đẻ, chửa, và sữa, ta còn biết chắc chắn cá voi là thú có vú thông qua những giới hạn của chúng.
Hãy nhìn cách đám cá heo này bơi, đó là chuyển động đuôi lên – xuống. Tại sao không phải là trái – phải như các loài cá?
dolphin-swim
Giờ hãy nhìn một loài bò sát di chuyển:
croc-walking
Xương sống đánh trái-phải. Giờ so với thú:
panther-walking
Thú tiến hóa kiểu chuyển động bằng cách gấp – mở xương sống, đây là kiểu chuyển động phù hợp để leo cây, bối cảnh tiến hóa ban đầu của thú. Do vậy, tất cả con cháu thú sau này đều thừa hưởng nó.
orca-and-sea-lions
Cả thằng đi săn, và lũ phải chạy mất dép để giữ mạng đều không còn cách nào khác ngoài lết cà nớp cà chủm.
Cá voi là một con thú có vú đã được tiến hóa “độ” để đi biển, nhưng nó vẫn bị ràng buộc bởi cơ chế di chuyển của tổ tiên. Cùng xem một con thú có vú khác cũng bơi y như vậy vì cũng ràng buộc y như vậy.

shark-swim-human

Làm sao mà duyên dáng bằng tui, tui đã bơi y như vầy 370 triệu năm rồi đó nghen!

 

Chính xác hơn thì cá voi thuộc nhóm thú guốc chẵn – bao gồm cả heo, lạc đà, hươu v.v

Gia phả giản lược. Mỗi nút xanh đại diện cho tổ tiên chung, và tổ tiên chung của hai loài càng gần thì chúng càng có nhiều máu mủ. Cá voi răng và cá voi tấm sừng có tổ tiên chung gần nhất (#1), là anh em ruột. Nút xanh #2 là tổ tiên chung với hà mã, vậy hà mã là anh em họ của cá voi, gần gũi với cá voi hơn tất cả mọi loài trên trời dưới biển khác. Nút #3 là tổ tiên chung  của mọi thú guốc chẵn, bao gồm hà mã, cá voi và những con thú bên dưới, chúng là bà con xa của cả cá voi và hà mã (không con nào gần với đám kia hơn).

Thuyết tiến hóa dự đoán càng về trước thì các con vật sẽ càng mang nhiều đặc điểm giống tổ tiên chung, còn càng về sau thì càng giống với hiện tại.
  • Quả vậy, Pakitecus có kiểu xương mắt cá điển hình (dạng như 2 cái ròng rọc chồng lên nhau) của thú guốc chẵn mà không nhóm nào khác có được.
  • Xương mắc cá của ba con Protocetid, Artiocetus , Maiacetus , và Rodhocetus
  • Cho đến khi lần cuối ẻm còn xuất hiện như là di tích nhỏ trong đôi chân teo tóp của Basilosaurus.


Thế đặc điểm hình thái nào ở đám cá voi hiện đại cho ta biết chúng là thú guốc chẵn – chúng làm gì có chân mà có mắt cá? Bạn đã biết, bọn thú ăn “cỏ” như trâu, bò, dê, hươu có dạ dày nhiều ngăn, gọi là tổ hợp công nghệ tiêu hóa công suất cao các “dạ” vì thức ăn của chúng đã ít dinh dưỡng lại còn khó tiêu nên phải qua nhiều bước lên men, xử lý; một lý do nữa là bọn này toàn là “kẻ bị ăn” lên luôn nơm nớp ăn ẩu rồi khi an toàn thì mới nhai kỹ. Ngược lại, đám ăn thịt thì đường ruột đơn giản vì tế bào động vật vì không có thành cellulose nên mềm mại hơn nhiều.

Ngạc nhiên thay (nói chơi, tui không ngạc nhiên): toàn bộ cá voi đều có bao tử nhiều dạ, dù cho chúng đều là “kẻ đi ăn”, mà lại có chế độ ăn rất khác nhau: cá nhà táng ăn mực khổng lồ, cá heo ăn cá và cá voi xanh ăn phù du. Chúng ta cũng thấy rằng, những loài vật có cùng chế độ ăn lại không cần kiểu dạ dày ấy, ví dụ, cá mập và cá ngừ cũng ăn cá nhỏ nhưng không có bao tử giống cá heo.
“Tấm lòng” cá voi nhiều ngăn nhiều ngách. Nguồn
shark
“Tấm lòng” cá mập ngắn gọn “chết người” Nguồn
Điều này có thể dễ dàng giải thích bằng thuyết tiến hóa như cái bụng kiểu thú ăn thịt của gấu trúc: cái bụng ấy là ông bà để lại, dù đã chuyển chế độ ăn, nhưng thời gian chưa đủ dài hoặc chưa đủ áp lực chọn lọc để dạ dày biến đổi. Tuy nhiên, cá voi thì đã kịp thích nghi với một hệ vi sinh vật đường ruột nửa ăn thực vật nửa ăn thịt, còn gấu trúc thì mồm đã chuyển sang ăn chay nhưng “lòng” thì vẫn thịt cá lắm.
Lời cuối trước khi chia tay phần này: cá voi cũng “thả bom” (không có chi, tui biết bạn đang thắc mắc).

 

3. Bằng chứng phôi học

Nghiên cứu phôi và quá trình phát triển cho ta một lượng thông tin và manh mối lớn bất ngờ về lịch sử tiến hóa.
+Cá voi con cũng sở hữu lông khi còn trong bụng mẹ, cũng như người, lớp lông măng này biến mất trước khi sinh.
+Khi cá voi mới tượng hình thì mũi cũng trước mặt, nhưng từ từ di chuyển dần lên trán và đỉnh đầu.
Điều đó cho ta biết cá voi đã thừa hưởng phương án lắp đặt mũi chung của động vật có xương sống, sau đó mới có sự điều tiết để di dời.
+Phôi cá voi có răng giai đoạn sớm cũng có tuyến, có hành, có đủ bộ dây nhợ khứu giác, về sau tiêu biến.
+Khi nghiên cứu ảnh chụp CT các bào thai cá voi, ta thấy ban đầu chúng phát triển tai y như tai thú trên cạn, rồi sau đó mới dần thay đổi để có được đôi tai đặc trưng của cá voi.

 

+Khi nghiên cứu phân tử sự phát triển răng ở phôi một số thú có vú, ta thấy chúng có hai protein: protein tạo hình răng nhọn, đơn giản ở phía trước, và protein tạo răng to, nhiều đỉnh và mấu ở phía trong (tự khám thử xem!). Phôi cá heo cũng có 2 gen này, nhưng protein tạo răng đơn giản lại biểu hiện ở cả hàm và chồng lấp cả vùng protein tạo răng phức tạp. Khi phôi chuột được cấy protein này vào vùng răng hàm thì hàm phát triển răng nhọn. Vậy, sự khác biệt lớn đôi khi chẳng cần điều gì mới ngoài chuyển chỗ những protein có sẵn.
+Đặc biệt, cá voi cũng mọc mầm chi (limb bud) nhưng mầm chi sau sớm hấp thụ lại và chỉ còn lại hai mảnh xương hông như đã đề cập ở trên.

Phôi cá heo chuột. Vạch trắng là lỗ mũi, chấm đen là mầm chi sau

 

Sự tương đồng ấy không phải chỉ ở bề ngoài: khi nghiên cứu các mầm này ở cấp độ phân tử, ta phát hiện chúng cũng được tạo ra bởi cùng 3 gene chủ đạo của quá trình hình thành chi ở các loài khác! Tuy di tích hóa thạch thể hiện một xu hướng suy giảm chân sau rõ rệt cho đến khi biến mất hoàn toàn, điều đó xảy ra do sự thay đổi cơ chế điều hòa (bật – tắt, tăng – giảm biểu hiện) các gen này chứ bản thân chúng vẫn còn đó và hoàn toàn bình thường.

 

Thế chúng ta có thể suy luận từ đây ra cơ chế “thoái hóa” của chân cá voi không? Được. Ta thấy: kiểu hình cá voi hiện đại là do sự phối hợp tắt-bật-tăng-giảm hoạt động của 3 gen và khi một trong số đó bị bất hoạt thì chi sau toàn toàn không xuất hiện. Vậy ở những hóa thạch cổ hơn với chân sau méo mó nhưng chưa mát hẳn thì ắt cơ chế phải là do sự giảm biểu hiện gen ấy thôi chứ không phải hoàn toàn tắt ngúm. Nhờ kiểu suy luận này mà các nhà khoa học đã lần mò được những thay đổi về phát triển phôi đã xảy ra cho tới thời điểm cá voi mất hẳn chân – 34 triệu năm trước dù không có lấy một miếng ADN, ghê hông?

 

+Nếu bạn tinh mắt như tui, bạn sẽ thấy phôi cá heo chuột chúng ta vừa xem hình như có hai cuống rún (dây rốn). Đúng, cái ở dưới là dương vật của bào thai. Hỏi: từ bé đến giờ khi xem thế giới động vật bạn có bao giờ để ý sao không thấy ‘cái ấy’ của cá heo, cá voi không? Tui là tui chưa bao giờ thắc mắc điều đó.

 

Hình trên: Dương vật có thể co ngắn của cá heo đực đang lâm trận trong tư thế ngang hông và khe sinh dục của cá heo cái. Hình dưới là hai con cá heo trong tư thế lãng mạn.

Đúng vậy, cá heo cũng phát triển súng ống, ong bướm đồ như ai, nhưng chúng được giấu sau hai nếp gấp da hai bên. Lí do? Cũng cùng một nguyên nhân chúng mất gần như toàn bộ lông, chân sau và tai ngoài: giảm sức cản, tăng tốc độ. Khi bạn muốn đi nhanh trong lưu chất (chất khí, lỏng), bạn phải quăng hết những thứ thò ra ngoài không cần thiết để đạt cảnh giới streamlined (dáng khí động); khi bạn là hàng xóm của cá mập, 0,01 có thể là khác biệt giữa sự sống và cái chết.

Các hình dáng và hệ số lực cản đo được.

Bạn có đoán được một con vật guốc chẵn nào nữa có tinh hoàn trong bụng và dương vật thu về khi không dùng không? Đúng rồi, người anh em hà mã. Người ta cho là đây là chiến lược tự vệ trong những cuộc giao tranh ác liệt mà đối thủ có thể nhắm vào chỗ hiểm. Mất “của Trời” = game tiến hóa over, nên sẽ có áp lực chọn lọc những ai có khả năng “co lên” hoặc giấu luôn. Hậu quả của cuộc chạy đua “vũ trang” này? Tinh hoàn của hà mã có thể rúc vào sâu bên trong cơ thể đến 40 cm, đến cả thú y cũng không mò ra, nên việc thiến hà mã khó hơn lên trời!

Biển khơi mà, sao lường hết bất trắc?