Tiến hóa không ngẫu nhiên: Cánh ruồi và đường mòn phát triển xuyên suốt 185 triệu năm

Rồng Rộc

15-04-2025

– By natural order, birthing needs good timing and at a moderate pace. The kids should learn to fly, sharpen their eyes and beaks, and strengthen their wings and muscles. Looking for food in the fields and gardens farther from home is important. Also, try eating different kinds of nuts and worms. Mastering all of this would guarantee a prosperous life.

Trích “Food”; Wild Wise Weird [1]

Một câu hỏi trung tâm trong sinh học tiến hóa là liệu chúng ta có thể dự đoán cách các loài tiến hóa trong thời gian dài hay không [2,3]. Một nghiên cứu đột phá của Rohner và Berger [4] đã cung cấp bằng chứng thuyết phục rằng lịch sử tiến hóa sâu xa của hình dạng cánh ruồi trong ngành Hai cánh (Diptera)—bao gồm hơn 900 loài qua 185 triệu năm—tuân theo các mô hình đã có thể quan sát được ở chỉ hai loài ruồi hiện đại: Drosophila melanogaster và Sepsis punctum.

Truyền thống lâu nay cho rằng biến dị di truyền trong quần thể chỉ hữu ích trong việc dự đoán tiến hóa ngắn hạn (vi tiến hóa – microevolution) và mất giá trị khi xét đến quy mô hàng triệu năm (đại tiến hóa – macroevolution). Ngược lại, Rohner và Berger chứng minh rằng biến dị phát triển—được đo lường thông qua sự bất đối xứng nhỏ trong quá trình hình thành cánh—có thể dự đoán mô hình phân kỳ hình thái ở cấp độ họ trong toàn ngành Diptera [4].

Bằng cách phân tích hình minh họa khoa học và ảnh chụp cánh ruồi, các nhà nghiên cứu so sánh sự khác biệt về hình dạng giữa các loài với ma trận biến dị do đột biến và phát triển ở hai loài ruồi tham chiếu. Kết quả cho thấy sự tương thích nổi bật: các trục biến dị lớn nhất ở ruồi hiện đại cũng chính là trục tiến hóa chính trong lịch sử ngành Hai cánh. Điều này cho thấy tiến hóa cánh ruồi đã đi theo những "đường mòn phát triển ít kháng cự nhất" (developmental lines of least resistance) [4].

Đáng chú ý, nghiên cứu loại bỏ giả thuyết rằng sự trùng hợp này là do ràng buộc di truyền (genetic constraints), như đa hiệu (pleiotropy)—tức một gen ảnh hưởng đến nhiều đặc điểm, có thể giới hạn khả năng tiến hóa. Thử nghiệm ở S. punctum không cho thấy sự đánh đổi đáng kể giữa hình dạng cánh và các đặc điểm thể lực như sống sót hoặc sinh sản, qua đó bác bỏ giả thuyết về ràng buộc [5].

Thay vào đó, các phát hiện ủng hộ một lời giải thích năng động hơn: tiến hóa dài hạn được định hình bởi chọn lọc tương quan (correlational selection)—trong đó nhiều đặc điểm tiến hóa cùng nhau để duy trì mối quan hệ chức năng, chẳng hạn giữa kích thước cánh và kích thước cơ thể [6,7]. Ngay cả khi kiểm soát ảnh hưởng của kích thước, mức độ phù hợp giữa biến dị phát triển và phân kỳ tiến hóa vẫn rất mạnh.

Nghiên cứu này cho thấy thiên nhiên không tiến hóa một cách ngẫu nhiên, mà theo những con đường có cấu trúc được định hình bởi phát triển (developmental architecture). Nó cũng mở ra một góc nhìn phản chiếu về chính con người: các đặc điểm, bệnh lý và khả năng thích nghi của chúng ta có thể cũng bị ảnh hưởng bởi các kiến trúc phát triển cổ xưa. Hiểu được các mô hình sâu xa này sẽ giúp con người dự đoán sự thay đổi sinh học tốt hơn và củng cố vị trí của chúng ta trong mạng lưới tiến hóa của tự nhiên.

Tài liệu tham khảo

[1] Vuong QH. (2024). Wild Wise Weird. https://www.amazon.com/dp/B0BG2NNHY6/ 

[2] Walsh B, Blows MW. (2009). Abundant genetic variation + strong selection = multivariate genetic constraints: a geometric view of adaptation. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, 40, 41-59. https://doi.org/10.1146/annurev.ecolsys.110308.120232 

[3] Pujol B, et al. (2018). The missing response to selection in the wild. Trends in Ecology and Evolution, 33(5), 337-346. https://doi.org/10.1016/j.tree.2018.02.007 

[4] Rohner PT, Berger D. (2025). Macroevolution along developmental lines of least resistance in fly wings. Nature Ecology & Evolution, 9, 639-651. https://www.nature.com/articles/s41559-025-02639-1 

[5] Houle D, et al. (2017). Mutation predicts 40 million years of fly wing evolution. Nature, 548, 447-450. https://www.nature.com/articles/nature23473 

[6] Lande R. (1979). Quantitative genetic analysis of multivariate evolution, applied to brain:body size allometry. Evolution, 33, 402-416. https://doi.org/10.1111/j.1558-5646.1979.tb04694.x 

[7] Schluter D. (2024). Variable success in linking micro- and macroevolution. Evolutionary Journal of the Linnean Society, 3(1), kzae016. https://doi.org/10.1093/evolinnean/kzae016

[8] Ho MT, Nguyen DH. (2025). Of Kingfisher and Man. https://philarchive.org/rec/HOOKAW 

[9] Nguyen MH. (2024). How can satirical fables offer us a vision for sustainability? Visions for Sustainability. https://ojs.unito.it/index.php/visions/article/view/11267