Theo một nghiên cứu mới, tai ngoài của con người có thể đã tiến hóa từ phần mang của các loài cá thời tiền sử. (Nguồn: pixabay.com)
Các thí nghiệm chỉnh sửa gen đã chỉ ra rằng: trong quá trình tiến hóa kéo dài hàng triệu năm, sụn (cartilage) trong mang cá đã dần dần di chuyển vào trong ống tai (ear canal), và phát triển thành tai ngoài của tổ tiên loài người. Thậm chí, nếu lùi thời gian xa hơn, các khoa học gia tin rằng tai ngoài của chúng ta có thể có liên quan với các sinh vật biển không xương sống thời cổ đại, chẳng hạn như loài sam (horseshoe crabs).
Phát hiện này đã góp phần làm sáng tỏ nguồn gốc bí ẩn của tai ngoài – một đặc điểm độc đáo chỉ có ở các loài động vật hữu nhũ. Gage Crump, đồng tác giả nghiên cứu và là giáo sư về sinh học tế bào gốc và y học tái tạo tại trường University of Southern California, cho biết: “Khi chúng tôi bắt tay vào dự án này, nguồn gốc tiến hóa của tai ngoài hoàn toàn là một ẩn số.”
Trước đây, giới khoa học đã biết rằng tai giữa của chúng ta – phần nằm sau màng nhĩ và có ba xương nhỏ – có nguồn gốc từ xương hàm của cá thời cổ đại. Phát hiện về sự chuyển đổi kỳ diệu này trong quá trình tiến hóa đã khiến Giáo sư Crump và các đồng nghiệp tự hỏi: “Liệu tai ngoài của chúng ta, vốn được cấu tạo từ sụn, cũng có thể bắt nguồn từ một cấu trúc nào đó của tổ tiên loài cá?”
Về cấu tạo, tai ngoài của con người và các loài động vật hữu nhũ khác được tạo thành từ một loại sụn đặc biệt gọi là sụn đàn hồi (elastic cartilage). Loại sụn này có độ mềm dẻo và linh hoạt cao hơn cả sụn trong (hyaline cartilage, có trong mũi người) và sụn sợi (fibrocartilage, có trong đĩa đệm giữa các đốt sống). Chính đặc tính độc đáo này của sụn đàn hồi giúp tai ngoài có thể thu nhận và truyền âm thanh một cách hiệu quả.
Điểm đột phá trong việc lần theo nguồn gốc của tai ngoài con người là phát hiện sụn đàn hồi cũng tồn tại trong mang cá. Crump cho biết: “Khi bắt đầu nghiên cứu, chúng tôi hầu như không tìm thấy manh mối nào về sự tồn tại của sụn đàn hồi ở các loài không phải động vật hữu nhũ.”
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng chất nhuộm protein để kiểm tra thành phần của mang cá ngựa vằn (zebrafish hay Danio rerio), cá hồi Đại Tây Dương (Salmo salar), và ba loài cá khác. Kết quả cho thấy mang của những loài cá này đều có chứa sụn đàn hồi. Đặc biệt, tất cả các loài được nghiên cứu đều thuộc nhóm cá có xương hiện đại, điều này cho thấy sụn đàn hồi là một đặc điểm phổ biến trong nhóm cá này. Phát hiện mới đã được công bố trên tạp chí Nature.
Tiếp theo, để kiểm tra mối liên kết tiến hóa giữa mang cá và tai ngoài của động vật hữu nhũ, nhóm nghiên cứu đã tiến hành một loạt thí nghiệm chỉnh sửa gen phức tạp. Do không thể nghiên cứu trực tiếp trên hóa thạch vì sụn đàn hồi không còn sót lại trong đó, họ đã tập trung vào các các yếu tố điều khiển gen, được gọi là “enhancer” – những đoạn DNA ngắn đóng vai trò như “công tắc” để bật/tắt gen khi liên kết với một số protein đặc thù.
Enhancer có một đặc điểm quan trọng là chỉ hoạt động trong một số loại mô, giúp các nhà nghiên cứu dễ dàng xác định vị trí hoạt động của chúng. Để kiểm tra xem liệu cơ chế điều chỉnh gen giữa mang cá và tai ngoài người có giống nhau hay không, nhóm nghiên cứu đã cấy các enhancer từ tai ngoài của con người vào bộ gen của cá ngựa vằn. Kết quả là, những enhancer này kích thích hoạt động trong mang cá. Ngược lại, khi đưa enhancer từ mang cá vào bộ gen chuột, chúng lại kích thích hoạt động trong tai ngoài của chuột.
Để tìm hiểu sâu hơn về quá trình tiến hóa này, nhóm nghiên cứu đã tiến hành thêm các thí nghiệm trên nòng nọc và thằn lằn xanh (Anolis carolinensis). Kết quả cho thấy cả loài lưỡng cư và bò sát đều thừa hưởng cấu trúc mang và tai từ tổ tiên loài cá. Đặc biệt, ở thằn lằn, các enhancer này hoạt động trong ống tai thay vì ở mang. Phát hiện này gợi ý rằng vào thời điểm bò sát xuất hiện trên Địa cầu (khoảng 315 triệu năm trước), sụn đàn hồi đã bắt đầu quá trình di chuyển từ vị trí mang sang vị trí tai ngoài – một bước quan trọng trong quá trình tiến hóa dẫn đến sự hình thành tai ngoài ở động vật hữu nhũ ngày nay.
Nhóm nghiên cứu kết luận: “Trong quá trình tiến hóa của động vật có xương sống, các yếu tố di truyền ban đầu dùng để tạo ra mang của các loài sinh vật cổ đại đã được tái sử dụng nhiều lần để tạo ra đa dạng các cấu trúc mang và tai như chúng ta thấy ngày nay.”
Cuối cùng, nhóm nghiên cứu còn phát hiện thấy một enhancer trong tế bào của sam có thể kích thích hoạt động trong mang cá ngựa vằn. Sam được mệnh danh là “hóa thạch sống,” xuất hiện cách đây khoảng 400 triệu năm; nên phát hiện này cho thấy tai ngoài của chúng ta có thể có lịch sử tiến hóa còn xa xưa hơn những gì khoa học từng biết đến.
Mặc dù cần thêm nhiều nghiên cứu để xem nguồn gốc này xa xưa đến cỡ nào, Crump cho biết: “Nghiên cứu của chúng tôi mở ra một chương mới về sự tiến hóa của tai ở động vật hữu nhũ.”
Cung Đô sưu tầm
Nguồn: “Our outer ears may have come from ancient fish gills, scientists discover” được đăng trên trang Livescience.com.
Gửi ý kiến của bạn
