Bí ẩn nguồn gốc đôi cánh của côn trùng đến nay giới sinh vật học vẫn chưa tìm ra đáp án

Côn trùng là nhóm duy nhất của cộng vật vậy không xương sống mà đã tiến hòa cánh và có thể bay. Các nhà khoa học cho rằng, loài côn trùng đầu tiên xuất hiện cách đây khoảng 480 triệu năm, tiến hóa từ các dạng động vật giáp xác dưới nước. Khi các hệ sinh thái trên cạn trở nên phức tạp hơn, khoảng 80 triệu năm sau, đôi cánh sẽ cho phép chúng bay lên không trung.

Nếu nghiên cứu đó đúng thì có nghĩa là các loài côn trùng sớm nhất đã "vo ve" quanh hành tinh của chúng ta từ rất lâu trước cả chim, dơi, chim ăn thịt. Vậy chúng có khả năng đó từ đâu?

Côn trùng có cánh được tìm thấy cách đây 480 triệu năm

Một giả thuyết cho rằng, cánh côn trùng là một tính chất mới trong quá trình tiến hóa, mọc lên từ các chồi ngẫu nhiên của mô trong quá trình phát triển. Nhưng gần đây có quan điểm cho rằng, cánh của côn trùng hình thành từ các cấu trúc hiện có đã có ở loài giáp xác cổ đại, dần dần biến đổi theo thời gian thành một thứ gì đó hữu ích hơn.

Mang của loài giáp xác cổ đại là một trong những ứng cử viên phần phụ hàng đầu vì chúng sở hữu cả khớp và cơ. Ở một số ấu trùng giáp xác, chúng thậm chí trông giống như những chiếc cánh nhỏ.

Nhưng hai nghiên cứu mới về họ hàng của côn trùng có cánh cho thấy chân của chúng phù hợp hơn. Nghiên cứu đầu cho thấy, một mạng lưới gene tương tự như của cánh côn trùng hoạt động ở cả lớp giáp cơ thể của loài giáp xác và phần chân gần nhất với cơ thể của tôm. Điều này cho thấy bằng cách nào đó cả hai đã chui qua thành cơ thể và chui ra ngoài để tạo thành cánh.

Nghiên cứu thứ 2 chỉ ra, sau khi tìm được một số gene nhất định, các nhà nghiên cứu so sánh cách 6 đoạn chân trên ruồi giấm và các loài côn trùng khác xếp hàng với 7 hoặc 8 đoạn chân được tìm thấy trên P. hawaiensis (tôm Hawaii).

Cuối cùng, 6 đoạn đầu tiên chân giáp xác, từ ngón chân về phía cơ thể, khớp gọn gàng với 6 đoạn đầu tiên được thấy trên chân côn trùng. Những điều này đặt ra câu hỏi, phân đoạn 7 và 8 ỏ động vật giáp xác ở côn trùng đã đi đâu?

Vẫn chưa tìm ra đáp án về nguồn gốc bộ cánh của côn trùng

Đến năm 1893, các tác giả đã tìm thấy câu trả lời trong một bài nghiên cứu. Nó cho thấy những thùy gần trên chân của loài giáp xác đã hợp nhất vào thành cơ thể côn trùng. Kể từ đó, người ta nhận thấy rằng trong nhiều phôi côn trùng, đoạn chân gần cơ thể nhất thực sự hợp nhất với thành cơ thể trong quá trình phát triển.

Nhà sinh vật học phân tử Heather Bruce từ Viện Hải dương học Woods Hole giải thích: "Tôi vẫn chưa hiểu được phần chính của câu chuyện. Vì vậy, tôi tiếp tục đọc và tôi bắt gặp lý thuyết những năm 1980 nói rằng không chỉ côn trùng kết hợp vùng chân gần của chúng vào thành cơ thể, mà các thùy nhỏ trên chân sau đó di chuyển lên lưng và tạo thành cánh".

Sử dụng dữ liệu gene và phôi thai, Bruce và các đồng nghiệp của cô đã tìm thấy bằng chứng chứng minh điều này. Đầu tiên các thùy chân gần trở nên tích hợp vào cơ thể. Sau đó, khi ở đó đoạn gần nhất di chuyển lên phía sau, để sau này hình thành cánh côn trùng.

"Quan điểm bổ sung về gene chân và gene cánh dẫn đến các nhóm này đồng ý về câu trả lời cho một số câu hỏi chính về sự biến đổi côn trùng giáp xác có cánh", hai chuyên gia độc lập viết trong bài đánh giá về hai nghiên cứu của Nature Ecology và Evolution cho biết.

Song các nhà nghiên cứu không đồng ý về mọi thứ. Nghiên cứu đầu tiên ủng hộ giả thuyết "nguồn gốc kép". Họ cho rằng, các đoạn chân gần nhất và thành cơ thể đều góp phần vào sự phát tiển của cánh.

Ở bài báo thứ hai đề xuất một sự chuyển đổi dần dần và phức tạp hơn. Chủ yếu liên quan đến các đoạn chân. Theo phát hiện của các nhà khoa học, 2 đoạn chân gần nhất đầu tiên hợp nhất vào thành cơ thể của côn trùng. Sau đó chỉ đoạn chân gần nhất ép ra phía sau để hình thành cánh.

Cho đến nay vẫn có rất nhiều giả thuyết khác nhau về nguồn gốc bộ cánh côn trùng. Trên tạp chí Nature có viết: "Mặc dù nguồn gốc của đôi cánh côn trùng vẫn còn bí ẩn, nhưng nghiên cứu của cả hai nhóm cho thấy những con đường thú vị để giải quyết bí ẩn này".

Hương Quỳnh