EvoThink – Tư Duy Tiến Hóa #2: Lông Vũ và Mắt Xích Thiếu Ảo Diệu

I. TIẾN HÓA (CÁI MÃ) CHIM

Có tiến hóa không?   1

Một số hóa thạch đại diện 1

Hổ phách 2

Di tích hóa thạch 2

Vì sao tiến hóa? 3

Làm sao tiến hóa? 4

Mõm 4

Răng 4

Chi trước 4

Chi sau 5

Đuôi 5

Lông vũ 5

Thảo luận 6

II. MẮT XÍCH THIẾU 6

Câu hỏi chống tiến hóa hợp lý 6

MINI GAME! 6

Trả lời câu hỏi chống tiến hóa hợp lý

Nghịch lý bà nội “sinh sau đẻ muộn” 7

Tại sao bong bóng sống cùng máy bay tàng hình? 7

Sinh vật chuyển tiếp ở đâu? 8

Vụ lừa đảo Archaeoraptor 9

III. TÓM TẮT & KẾT 10

THAM KHẢO VÀ TRÍCH DẪN 11

Làm sao tiến hóa?

Mõm

Răng

Chi trước

Mõm

Khi so sánh các hóa thạch theropod còn non và trưởng thành, người ta thấy rằng ban đầu hình thái mặt của con non và phôi thai ngắn hơn, ít răng hơn với ổ mắt và não chiếm tỉ lệ lớn hơn.
So sánh sự phát triển sọ giữa cá sấu, một khủng long cổ và Archaeopteryx. Nếu ta chồng sọ con non của cá sấu lên hình sọ trưởng thành, ta sẽ thấy sọ Archaeopteryx ít thay đổi nhất.
Tuy nhiên, càng về sau theo thời gian tiến hóa (khi sinh vật càng giống chim hiện đại), người ta càng thấy ít khác biệt giữa con non và con trưởng thành – nghĩa là Archeopteryx và Confuciusornis đã mang bộ mặt của những em bé suốt đời (hiện tượng paedomorphic – sinh vật trưởng thành giữ lại những đặc điểm niên thiếu).
Qua các niên đại, Premaxilla (xương cửa, ở vùng nhân trung của chúng ta) dài dần, nasals và maxilla (xương mũi và xương hàm trên) nhỏ dần, orbit (ổ mắt) và brain (não) chiếm tỉ lệ lớn.
Tuy nhiên, Archeopteryx có mặt baby thì vẫn là khủng long baby chứ không phải chim, vẫn răng cỏ đầy đủ. Thế biến đổi nào đã cho ra cái mỏ, thứ công cụ siêu linh hoạt và đa dạng đã giúp chim trở thành nhóm động vật có xương sống thành công nhất thế giới?
Biểu diễn sự thay đổi tỉ lệ giữa xương cửa (đỏ) và xương hàm trên (xanh) theo các clade
Phân tích giải phẫu cho biết, mỏ chính là xương cửa đã nhập lại và chiếm hữu gần như toàn bộ gương mặt của chim (chúng ta đã thấy hiện tượng tương tự ở cá voi)  thay vì chỉ chụp đầu mõm như ở khủng long khác và cá sấu.
Để tìm hiểu sự hình thành của nó, các nhà khoa học tìm hiểu phôi thai một mớ động vật từ chuột, đà điểu, cá sấu đến rùa biển v.v và xác định các gen và protein riêng biệt của chim, và nhét các hạt silica nhỏ tẩm chất ức chế một trong hai protein ấy vào phôi gà đang phát triển. Hai thí nghiệm cùng tạo ra được những con gà có mõm với xương cửa tách biệt và có đường ráp rõ rệt so với mẫu đối chứng là phôi gà bình thường và phôi cá sấu. Một lần nữa, thay đổi nhỏ, tác động lớn.

 

Răng

 

  • Khi xem xét toàn bộ gen của 48 loài chim đại diện cho gần như tất cả các bộ chim hiện nay và một loài cá sấu, các nhà khoa học phát hiện chúng có cùng 6 gen tạo răng cho động vật có xương sống, và tất cả các loài chim trên có cùng các đột biến đã bất hoạt các gen này. Điều này chứng minh 1. Chim có cùng một tổ tiên có các đột biến ấy. 2. Chim có cùng một tổ tiên xa hơn nơi tất cả các gen này đều hoạt động.

 

  • Trong suốt phần này và càng đọc nhiều về thuyết tiến hóa, ta sẽ càng thấy sự tương hỗ mạnh mẽ giữa nhiều lĩnh vực khoa học khác nhau trong công cuộc đi tìm nguồn gốc các loài (Xem thêm: Cá voi và giá trị của những luồng bằng chứng độc lập). Ở đây, ta có phôi học và sinh học phát triển tham gia giải đố.Vào năm 1980, Kollar và Fisher công bố thành công trong việc tạo ra răng khi ghép biểu bì (mô có thể tạo răng) lên trung mô chuột. Lúc đầu người ta nghĩ rằng do trung mô đã bị nhiễm biểu bì của chuột, nhưng các thí nghiệm lặp lại của các nhóm khác đã chứng minh điều này có thể làm được và chính biểu bì gà tạo ra răng đó (Theo Weiss và Sholtis, 2003).
A. Răng rõ nhất được tạo ra trong thí nghiệm 1980 B. Các thí nghiệm lặp lại xác nhận chính biểu bì gà tạo ra phần răng

 

Dù thế, người chống tiến hóa vẫn có thể nói đó là mang mô của một sinh vật có răng vào một sinh vật không răng, cơ chế gì thì cũng mặc kệ. Vậy để thử 2 trường hợp chỉ dùng “thông tin” từ con gà.
 
  • Chuong và cộng sự  2001


 

Họ nhận thấy phôi gà vẫn phát triển một cấu trúc nền răng nhưng về sau tiêu biến, cũng như vẫn có các gen tạo răng thấy ở chuột nhưng lại bị bất hoạt. Họ lý luận rằng có gì đó đang ức chế sự hình thành răng, nên đạ thử ghép một mảng nhỏ mô miệng (đỏ) và mô đối miệng (xanh lá cây) cùng một mảng mô da lưng (xanh dương) và đem nuôi cấy. Họ phát hiện khối ghép phát triển những cấu trúc giống như răng (ở hình trên là sự phát triển răng bình thường).
Nhưng răng đó mọc ở khối mô bên ngoài cơ thể, đúng không? Đâu phải răng mọc trên con gà :P. Thì có răng mọc trên gà đây:

 

  • Harris và cộng sự (2006)

 

Vào thế kỷ 19, Saint-Hillaire đã ghi nhận rằng phôi thai két có những u nhỏ trên mỏ giống như răng, nhưng do một số mâu thuẫn với Cuvier về thuyết tiến hóa mà bị lãng quên. 200 năm sau, Harris và cộng sự (2006) nghiên cứu một trường hợp tương tự của những phôi gà mang tính trạng lặn gọi là talpid2. Tính trạng này làm gà con không bao giờ nở được, nhưng có thể phát triển đến 18 ngày. Trong thời gian đó hai mô lại tạo răng ở thú cũng kết hợp ở hàm gà  và chúng sinh ra răng, không phải răng hàm mà là một cấu trúc nhọn như răng cá cấu, một đặc điểm đã vắng bóng 70 triệu năm nay. Để kiểm tra cơ chế, Harris thiết kế một con virus để bắt chước tín hiệu mà đột biến tạo ra và làm cho các phôi gà bình thường cũng phát triển răng một lúc rồi hấp thụ lại.

 

Phản ứng từ bà con cũng trái chiều. Một người chống tiến hóa cáo buộc Harris đã mặc định trước đó là hiện tượng lại tổ mà không lật ngược phòng thí nghiệm lên coi nó có phải răng thật không (không rõ, chỉ biết nó mọc từ mô răng, tại vị trí của răng với hình dáng của răng). Một nhóm khác tung hê đó là răng thật và nhiệt tình dẫn lại và nói đó là bằng chứng của nguồn “thông tin” đã được “ai đấy” viết sẵn để sinh vật sống sót trong nhiều hoàn cảnh (và “thông tin” ấy giết chết con gà khi xuất hiện). Nhóm khác nữa lại bẻ lái, “Điều Harris đã cho thấy (dù vẫn còn hơi thô) không giống với tiến hóa đui mù không có trí tuệ, mà là việc một chủ thể thông minh khi can thiệp vào các quá trình tự nhiên có thể tạo ra những thay đổi lớn chỉ trong một thế hệ, thế là giống với Thiết Kế Thông Minh hơn!”
Beak_comparison.jpg
Gà bình thường (trái) và đột biến (phải)

 

comparative tooth and Shh
A – D, phôi cá sấu, B – E gà đột biến, C – F gà bình thường. Các hình còn lại so gà đột biến và gà bình thường
ta tooth
Chi tiết bên ngoài và bên trong
Một ý tưởng khoa học mà có thể lắt léo kiểu nào cũng được thì không phải một ý tưởng khoa học.

Chi trước

  • Cổ tay
Đầu tiên, cổ tay khủng long trước thời theropod có một cái xương nhỏ hình hạt đậu (pisiform, màu đỏ). Nó đã biến mất >200 triệu năm, chỉ để xuất hiện lại ở chim.

 

Để tìm hiểu cơ chế của sự tái xuất giang hồ này, các nhà khoa học lần theo dấu một số protein tham gia tạo collagen. Phương pháp này giúp họ không những biết khi nào xương nào xuất hiện nay biến mất, mà còn biết xương nào là xương độc lập và xương nào là kết quả của việc sáp nhập các xương khác (thể hiện trên hình là vùng xương pha màu)
Xương pisiform (ue) xuất hiện và biến mất trong quá trình phát triển phôi
Tại sao bỏ chi rồi hốt lại cho mắc công vậy? Tổ tiên của khủng long đi bằng hai chân là khủng long đi bằng bốn chân, lúc đó chúng cần cái xương này như nhiều loài bốn chân khác. Khi tiến hóa đi bằng hai chân, cái xương này nhỏ dần do tiến hóa chọn lọc sự dẻo dai của cổ tay khi chụp bắt mồi, nhưng gen tạo ra nó không biến mất mà chỉ không được biểu hiện. Tới tổ tiên của chim, đột biến làm mảnh xương phát triển trở lại, và vì chúng có thể truyền lực khi vỗ cánh xuống và giữ cho cổ tay cứng, mạnh khi vỗ cánh lên, những cá thể mang đột biến này đã chiếm ưu thế.

 

Tôi nghĩ có thể coi đây là exaptation, việc một cấu trúc tiến hóa để thích nghi với điều kiện X (hỗ trợ đi) trở nên hữu ích ở điều kiện Y(hỗ trợ bay). Các bước để dẫn tới một tính trạng không nhất thiết phải xuất hiện liền kề hay có chủ đích dẫn đến nhau, chúng hoàn toàn có thể phục vụ những yêu cầu khác và được “trưng dụng” cho chức năng mới. Quá trình phát triển của cổ tay chim đã phản ánh lịch sử tiến hóa này: phôi chim cũng phát triển mảnh xương này, nhưng sau đó nó biến mất chỉ để xuất hiện trở lại vào giai đoạn sau.
  • Ngón tay

 

Người chống tiến hóa không chấp nhận việc các loài chim cổ đại có bàn tay có ngón là bằng chứng tiến hóa vì họ bảo cả tá chim ngày nay cũng có ngón và móng.

 

3 ví dụ về chim còn sống có móng “giống” của Archaeopteryx. Người chống tiến hóa  hỏi tại sao chúng ta không coi chúng là “mắt xích thiếu” đi?
Thực tế, việc “bàn tay” chim có mấu, gai, vuốt, gậy gộc, mã tấu… không có gì lạ. Chim có sỉ số lên đến hơn 10 ngàn loài (vẫn còn đang đếm) sống đủ mọi nơi trên rừng dưới biển, xích đạo đến cận cực, việc phân hóa để thích nghi với từng kiểu môi trường và lối sống là tất yếu. Sau đây là hình vẽ một số “đồ chơi” trên cánh chim.
Nhưng bạn có thấy đặc điểm gì chung không? Chúng đều có một xương đốt bàn nhỏ nhập vào xương đốt bàn giữa (mc). Đây là một đặc điểm rất “chim”, chỉ xuất hiện về sau này. Cùng xem xét những ví dụ người chống tiến hóa cho là có thể làm việc chim cổ đại có ngón tay trở nên vô nghĩa.
Gà móng Nam Mỹ (hoatzin) non và trưởng thành
So sánh bàn tay phôi thai và chim trưởng thành. Chú ý việc đốt xương bàn đã sáp nhập từ lúc còn phôi thai, nhưng không rõ rệt bằng trưởng thành

 

Bàn tay đà điểu, ngoài phát triển móng ra thì khá giống gà
Về chim touraco, tôi không tìm được hình nào vẽ móng của nó, nhưng nó dễ thương quá, tôi chỉ muốn ôm nó một cái ^^

 

Họ gọi mấy thứ này là giống bàn tay ba ngón rõ rệt và lành lặn của Archeopteryx? Thiệt hết sức xúc phạm!
Chúng ta không coi đám này là “mắt xích thiếu” bởi vì tất cả mọi thứ đều cho thấy chúng là những con chim hiện đại. Trái lại, việc có những loài chim có họ hàng quá xa lại có khả năng phát triển ngón tay tách rời và/hoặc móng (dù chỉ là ở một giai đoạn) cho thấy trong bộ gen của cả lớp chim đều có gen quy định các khả năng đó, chỉ là ở đa số chim chúng không được biểu hiện. Điều này gợi ý cho ta rằng chúng có cùng một tổ tiên mang những gen ấy nhưng bất hoạt.
  • Số ngón tay
Một vấn đề nữa của người chống tiến hóa với mô hình theropod-chim là vấn đề về số ngón tay.

 

Nếu đếm theo tay chúng ta, thì 3 ngón của chim và 3 ngón trên tay nhiều theropod không khớp nhau, khủng long theropod có I, II, III còn phôi học cho rằng chim có ngón II, III, IV. Người chống tiến hóa phán ngay điều đó chứng minh theropod không thể tiến hóa thành chim và cả thuyết tiến hóa rộng hơn rất nhiều đều sai.

 

Còn các nhà khoa học thì đặt giả thuyết và làm thí nghiệm.
So sánh mầm chi với chi đã hình thành các ngón. Các ngón của mầm được đánh số Ả Rập, ngón của chi đánh số La Mã. Ngón không xuất hiện viền gạch đứt
Trong số một vài giả thuyết được đưa ra có giả thuyết dịch khung (frame shift), cho rằng chim mất ngón cái và ngón út và dịch trục (axis shift), ngón út và áp út. Bằng hai phương pháp khác nhau, hai nhóm nhà khoa học đã có một kết quả kiểm chứng hai giả thuyết trên thống nhất: dịch trục, các ngón của chim là I, II & III. Một nhóm dùng phương pháp  protein dạ quang, một nhóm dùng ARN để tìm “chữ ký” của mỗi ngón.
Tuy nhiên vấn đề này vẫn chưa được coi là ngã ngũ, nên còn đợi hạ hồi phân giải ^^ 

6 Comments

Trả lời

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Đăng xuất /  Thay đổi )

Google photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google Đăng xuất /  Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Đăng xuất /  Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Đăng xuất /  Thay đổi )

Connecting to %s