Phát hiện gene giúp cá mập tiến hóa, có thể đi bộ" trên mặt đất

Chúng ta nghĩ cá là những vận động viên bơi lội lão luyện, nhưng thực tế chúng đã tiến hóa khả năng "đi bộ" ít nhất 5 lần.

Một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế ở Úc, Mỹ, Indonesia đã phát hiện có những loài cá dùng vây để đi và đang dần tiến hóa để thích nghi với cuộc sống trên cạn.

Một số loài cá kéo mình về phía trước và sử dụng vây trước phát triển tốt để đi bộ, trong khi những loài khác "đi bộ" bằng vây dọc theo đáy đại dương.

Những loài cá tiến hóa biết đi

Tuy nhiên, sự tiến hóa của việc đi bộ ở cá vẫn chưa nhiều. Ngày nay, có hơn 30.000 loài cá, trong đó chỉ có hơn 10 loài có thể "đi bộ", theo trang The Conversation.

Cá Sarcopterygians hay còn gọi là cá vây thùy có thể đi bộ như người. Cá vây thùy khác với các loại cá khác ở một số điểm quan trọng. Ví dụ, vây (các chi) của chúng có xương hỗ trợ và các thùy cơ cho phép chúng di chuyển trên cạn.

Chúng ta chưa biết tổ tiên của loài này, nhưng có lẽ nó trông giống với loài cá vây tay, loài có nhiều hóa thạch và là “hóa thạch sống”, ngày nay sinh sống ở Tây Ấn Độ Dương và Indonesira.

Hình ảnh 3D mô phỏng cá tiktaalik đã tuyệt chủng - (Ảnh: SHUTTERSTOCK)

Một ví dụ về loài cá hóa thạch sống biết đi là cá thòi lòi (thuộc họ Oxudercidae). Những con cá này sống trong đầm lầy ngập mặn, bãi triều và sử dụng vây ngực để đi trên cạn.

Những chiếc vây này giúp chúng trốn thoát khỏi những kẻ săn mồi dưới nước, kiếm thức ăn (chúng tiêu thụ chất hữu cơ trong bùn) và thậm chí tương tác với nhau trên cạn bằng cách tìm bạn tình.

Một loài cá khác là cá da trơn biết đi (Clarias batrachus), sử dụng vây ngực để di chuyển trên đất liền, giúp nó thoát khỏi ao khô cạn và tìm môi trường sống mới.

Một nghiên cứu mới trên tạp chí Marine and Freshwater Research tiết lộ các nhà khoa học ở Úc, Mỹ, Indonesia vừa tìm thấy 4 loài cá mập đang tiến hóa để có khả năng đi bộ trên mặt đất.

Những con cá mập này dùng vây để đi lại như 4 chiếc chân. Mặc dù vẫn sống chủ yếu dưới nước, đôi khi người ta sẽ thấy chúng lội giữa những rặng san hô hoặc trèo hẳn lên mặt đất để đi từ những vũng nước này sang vũng nước khác.

Gene nào giúp cá "đi lại"?

Cá đuối nhỏ (Leucoraja erinacea) là một loài cá sụn có họ hàng với cá đuối và cá mập. Đó là một loài cá "đi bộ" dưới nước bằng vây giống như chân, bắt chước chuyển động của động vật sống trên cạn.

Cá đuối nhỏ được các nhà khoa học rất ưa thích để nghiên cứu về sự tiến hóa của sự vận động vì nó tiến hóa cách đi dựa trên vây một cách độc lập. Tuy nhiên, di truyền đằng sau việc đi bộ của cá đuối nhỏ rất khó nghiên cứu do thiếu dữ liệu chất lượng.

Gần đây, điều đó đã thay đổi khi các nhà nghiên cứu từ Seoul và New York sử dụng công nghệ tiên tiến để xây dựng một tập hợp chất lượng cao bộ gene của loài cá đuối nhỏ.

Các nhà khoa học phát hiện nó chỉ sử dụng 10 cơ để di chuyển bằng vây, trong khi động vật 4 chân thường sử dụng 50 cơ để di chuyển các chi.

Một câu hỏi lớn về quá trình tiến hóa của động vật có xương sống: Gene nào quan trọng để phát triển các cơ giúp đi lại?

Để tìm ra câu trả lời, nhóm nghiên cứu đã xem xét gene nào hoạt động trong các dây thần kinh kiểm soát các cơ tứ chi (dây thần kinh vận động) ở chuột, gà và cá đuối nhỏ.

Họ đã phát hiện ra các kiểu biểu hiện gene tương tự trong các dây thần kinh vận động giúp các cơ này hoạt động.

Vì vậy, cá biết đi có thể đã trải qua nhiều con đường tiến hóa khác nhau, nhưng nghiên cứu gần đây cho thấy chúng có một cơ chế di truyền chung.