Các nhà khoa học tái tạo thành công bộ gen tổ tiên chung của tất cả các loài động vật có vú

Thế giới động vật có vú là một nơi phong phú và đa dạng, với hơn 4.800 loài sinh vật được khoa học biết đến. Nhưng mặc dù chúng có thể trông rất khác nhau, nhưng tất cả các loài động vật có vú, dù là cá voi xanh, cá heo, gấu túi hay con người, đều có thể truy nguyên nguồn gốc của chúng từ một nhóm tổ tiên chung duy nhất. Giờ đây, các nhà khoa học tại Đại học California Davis đã sử dụng các công cụ phân tử để tái tạo lại bộ gen của những gì mà một số nhà sinh vật học nghĩ là loài động vật có vú đầu tiên, một sinh vật có lông sống thu mình dưới chân khủng long hơn 210 triệu năm trước.

Harris Lewin, giáo sư tiến hóa và sinh thái học tại Đại học California, Davis, đồng thời là tác giả chính của nghiên cứu mới cho biết: “Kết quả của chúng tôi có ý nghĩa quan trọng trong việc hiểu sự tiến hóa của động vật có vú và nỗ lực bảo tồn”.

Các nhà khoa học đã xác định chính xác thời điểm tổ tiên thời kỳ đầu của loài người tiến hóa thành động vật máu nóng, dù xảy ra trễ nhưng quá trình hoàn thiện tiến hóa lại nhanh hơn nhiều so với dự đoán.

Các loài động vật có vú được biết đến sớm nhất là morganucodontids, những sinh vật có kích thước nhỏ như chuột chù mà hóa thạch của chúng được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1949 trong các khe hở đá vôi cổ đại ở xứ Wales. Tất cả các loài động vật có vú còn sống cho đến ngày nay, bao gồm cả chúng ta, được cho là có nguồn gốc từ dòng dõi này. Trong hơn 140 triệu năm, những loài động vật có vú ban đầu này sống trong cảnh thiếu thốn, và không thể phát triển kích thước của cơ thể to bằng mông con mèo, vì tất cả các hốc sinh thái giàu chất dinh dưỡng vào thời gian đó đều bị khủng long thống trị. Nhưng sự khiêm tốn về kích thước của chúng có thể là một lợi thế để sinh tồn.

Sau khi một tiểu hành tinh lớn va chạm vào Trái Đất ngoài khơi bờ biển Mexico khoảng 66 triệu năm trước, hầu như tất cả các loài khủng long đã bị xóa sổ và các loài động vật có vú nhanh nhẹn, có kích thước nhỏ vẫn tiếp tục tồn tại, phát triển và tiến hóa để thay chân loài khủng long thống trị hành tinh của chúng ta. Trong khoảng thời gian chỉ vài triệu năm, hồ sơ hóa thạch cho thấy sự phát triển vượt bậc về sự đa dạng của động vật có vú và vẽ ra một bức tranh toàn cảnh rộng lớn về sự tiến hóa của các loài thú, móng guốc và thậm chí cả những loài động vật săn mồi có kích thước lớn.

Tổ tiên của động vật có vú ngày nay là một sinh vật giống loài chuột chù nhỏ, dài khoảng 20 cm, đã từng tồn tại đi bộ trên trái đất cách đây 225 triệu năm - 25 triệu năm sau sự kiện tuyệt chủng hàng loạt kỷ Permi-Trias - lần tuyệt chủng hàng loạt thứ ba và lớn nhất, khi hơn 90% loài trong đại dương biến mất và 70% động vật trên cạn bị chết.

Các nhà khoa học quan tâm sâu sắc đến việc “gỡ rối” sự tiến hóa của động vật có vú, và việc bắt đầu với nguồn gốc thường rất hữu ích. Nhưng làm thế nào để có thể giải trình tự bộ gen của một sinh vật có DNA đã bị phá hủy từ lâu?

Các nhà nghiên cứu đã phân tích bộ gen của 32 loài sinh vật thuộc 23 trong số 26 bộ động vật có vú đã biết. Chúng bao gồm con người, tê giác, dơi, tê tê và thậm chí cả gia súc trong nhà. Bộ gen của gà và cá sấu cũng được phân tích để so sánh.

Sử dụng các công cụ sinh học tính toán dựa trên dữ liệu họ thu thập được, các nhà nghiên cứu đã tái tạo lại bộ gen của tổ tiên động vật có vú có khả năng có 19 nhiễm sắc thể thường (khác biệt với nhiễm sắc thể giới tính xác định giới tính của sinh vật), cùng với hai nhiễm sắc thể giới tính giống như con người (con cái có hai bản sao của nhiễm sắc thể X, trong khi con đực có một nhiễm sắc thể X và một nhiễm sắc thể Y).

Trên tất cả 32 bộ gen mà họ phân tích, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy 1.215 khối gen xuất hiện nhất quán trên cùng một nhiễm sắc thể theo cùng một thứ tự. Những gen này rất quan trọng đối với sự phát triển của một phôi thai khỏe mạnh.

Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy 9 nhiễm sắc thể toàn bộ và các đoạn nhiễm sắc thể ở tổ tiên động vật có vú có thứ tự gen giống với thứ tự gen được tìm thấy trong nhiễm sắc thể của chim sống.

“Phát hiện đáng chú ý này cho thấy sự ổn định tiến hóa của trật tự và định hướng của các gen trên nhiễm sắc thể trong một khung thời gian tiến hóa kéo dài hơn 320 triệu năm”, Lewin nói.

Việc tái tạo lại bộ gen tổ tiên của động vật có vú cho phép các nhà khoa học hiểu rõ hơn về sự tiến hóa và các yếu tố hình thành nó. Bằng cách theo dõi các nhiễm sắc thể của tổ tiên mà họ đã xây dựng, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng tốc độ sắp xếp lại nhiễm sắc thể rất khác nhau giữa các thứ tự khác nhau của động vật có vú. Ví dụ, động vật nhai lại, bao gồm các động vật có vú sống như gia súc, cừu và hươu, đã chứng kiến sự gia tăng trong việc sắp xếp lại cách đây 66 triệu năm, sau khi loài khủng long tuyệt chủng.

Tham khảo: CNN; Zmescience; Earthlymission