Phát hiện thần ưng California có khả năng trinh sản

[VNR Content]

Kể từ khi bị liệt vào danh sách những động vật trong tình trạng nguy cấp, vấn đề sinh sản của loài thần ưng California vẫn luôn được công khai. Từ năm 1983, khi số lượng thần ưng ở California chỉ còn 22 con, các nhà sinh vật học đã bắt đầu nhân giống loài chim này trong điều kiện nuôi nhốt.

Chim thần ưng California đang bị liệt vào danh sách có nguy cơ tuyệt chủng cao
Họ theo dõi xem những con nào đã giao phối với nhau, số lượng con cái và thời điểm chúng được thả về tự nhiên. Tất cả những điều này đều được ghi lại trong cuốn “studbook” (sổ ghi lý lịch) dành riêng cho chim thần ưng California. Các nhà nghiên cứu không thể ngờ rằng chính cuốn sổ này đã giúp họ phát hiện ra một sự thật đáng kinh ngạc.

Phát hiện bất ngờ​

Vài năm trước, khi đang tiến hành xét nghiệm DNA, các nhà khoa học đã tìm thấy hai con chim thần ưng với “thân thế” vô cùng kỳ lạ. Hai con chim lần lượt mang số hiệu là SB260 và SB517, không có quan hệ huyết thống với những con chim bố được ghi trong studbook. Trên thực tế, chúng không có bố mà thừa hưởng 100% DNA từ chim mẹ. Điều này đã ngay lập tức thu hút sự chú ý của các nhà nghiên cứu. Sau cùng, họ đã tìm ra cách lý giải cho hiện tượng kỳ lạ nói trên.
Hóa ra, tế bào trứng của cơ thể chim mẹ về cơ bản đã tự thụ tinh mà không cần tinh trùng từ con trống. Cách giải thích nghe có vẻ kỳ lạ, nhưng đây thực chất là một hiện tượng không hề mới trong tự nhiên, được gọi là “sinh sản đơn tính” (parthenogenesis) hay còn gọi là “trinh sản”. (Hai ****** trong trường hợp trên thực chất không phải là những “trinh nữ thực thụ”. Trước đó chúng đã từng sinh ra những con non bằng phương pháp sinh sản thông thường).
Trinh sản đã từng được nghiên cứu ở các loài chim khác, như gà tây và gà. Kiểu sinh sản này cũng được ghi nhận ở rắn, thằn lằn, cá mập, cá đuối và cá xương — cả trong điều kiện nuôi nhốt và gần đây là trong tự nhiên. Đa số các trường hợp đều được phát hiện một cách tình cờ.

Một con rồng Komodo ra đời nhờ sinh sản đơn tính

Những đứa trẻ lạc loài​

Trong trường hợp của những con thần ưng, các nhà di truyền học bảo tồn tại Liên minh Động vật Hoang dã Sở thú San Diego đã sử dụng các “DNA Marker” (chuỗi mã DNA được dùng để phân biệt hai cá thể, hai loài hoặc hai giống khác nhau) để quản lý việc nhân giống trong nhiều năm. Cách làm này giúp họ giảm thiểu giao phối cận huyết và chẩn đoán bệnh teo xương, một loại bệnh di truyền phổ biến ở thần ưng. Sau khi những con chim được thả về tự nhiên, nhóm nghiên cứu thậm chí còn trèo lên các vách đá – nơi có tổ chim để thu thập dữ liệu về chim non. Trong suốt quá trình tham gia quản lý, các nhà nghiên cứu đã tích lũy được các mẫu máu, màng vỏ trứng, lông vũ và mô từ hơn 900 con thần ưng non. Họ đã quyết định phân tích tất cả những mẫu DNA tìm được và phát hiện ra nguồn gốc kỳ lạ của SB260 và SB517.
Đáng tiếc là vào thời điểm đó, cả 2 con chim đều đã chết, vì vậy họ không thể nghiên cứu sâu hơn về quá trình sinh trưởng và phát triển của chúng.
Nhưng cả hai đều có một số vấn đề sức khỏe được ghi nhận. SB260, một con trống được nở tại Sở thú San Diego Safari Park vào năm 2001, chết sau hai năm được thả vào tự nhiên. Nó trông còi cọc hơn và không hòa nhập tốt với các loài chim hoang dã. Trong khi đó, con SB517 có cột sống cong và đi lại khó khăn, nó ra đời tại Sở thú Los Angeles vào năm 2009 và cũng là chim trống. Do khá yếu ớt nên SB517 không được thả về tự nhiên và chết khi khoảng 8 tuổi (thần ưng California thường có tuổi thọ khoảng vài chục năm).
Có thể thấy, cả SB260 và SB517 đều không phải những đại diện ưu tú của loài thần ưng. Điều này thực chất không có gì lạ đối với các loài có hình thức trinh sản “parthenote”.
Ngoài thần ưng, các nhà khoa học đã quan sát thấy các biểu hiện tương tự ở các loài parthenote khác. Reshma Ramachandran, một nhà gia cầm học tại Đại học bang Mississippi, cho biết ở gà tây, những con trống trinh sản thường có kích thước nhỏ và tinh trùng yếu. Một nhà sinh vật học khác đến từ Đại học Tulsa, ông Warren Booth, nói rằng đã nhìn thấy những dị tật về xương ở loài rắn tương tự như SB517. Ông Booth kể lại: “Chỉ vài ngày trước, tôi đã giải phẫu mô từ những con rắn Crotalinae ra đời nhờ sinh sản đơn tính, chúng cũng có những chiếc xương ngắn, còi cọc với hộp sọ dị dạng”. Ông Booth nói thêm, điều thú vị về trường hợp của những con chim thần ưng là "chúng đẻ ra những con non có thể sống sót và lớn lên."

Trinh sản trong tự nhiên​

Việc phát hiện hiện tượng sinh sản đơn tính ngày càng nhiều động vật có xương sống cho thấy, kiểu trinh sản này cũng có những mặt lợi, giúp động vật thích nghi môi trường sống trong một số trường hợp nhất định. Ở một số loài trăn, nhờ sự giúp đỡ của con người, những con trăn parthenote cái đã có thể giao phối với con đực và đẻ ra những con non có khả năng sinh sản. Trong tự nhiên, trinh sản có thể giúp những loài bò sát phục hồi số lượng nhanh hơn.
Mặc dù hiện nay, quá trình trinh sản đã được tìm thấy ở nhiều loài động vật có xương sống, nhưng động vật có vú dường như không thể thực hiện được điều này. Một số gen của chúng được kích hoạt một cách có chọn lọc, tùy thuộc vào việc các gen được di truyền từ mẹ hay bố, vì vậy chúng ta cần cả hai.
Quá trình sinh sản đơn tính bắt đầu ngay sau khi trứng được tạo ra. Khi một tế bào chia thành 2 nửa để tạo ra tế bào trứng, nửa còn lại sẽ trở thành thể cực (polar body), chứa một bản sao DNA gần giống tế bào trứng. Thông thường, thể cực sẽ tiêu biến, nhưng đôi khi, thể cực bằng cách nào đó lại kết hợp với trứng, hoạt động giống như tinh trùng khi thụ tinh. Ở các loài chim, cặp nhiễm sắc thể ZZ sẽ tạo ra con đực và ZW tạo ra con cái. Nếu một quả trứng có nhiễm sắc thể W kết hợp với thể cực của nó, thì phôi WW thu được sẽ không thể sống được. Chỉ có phôi ZZ mới có thể phát triển và nở thành con. Do đó, tất cả chim parthenote đều là con trống.

Do hệ thống nhiễm sắc thể, mọi con thần ưng California ra đời nhờ sinh sản đơn tính đều là con trống

Tại sao sinh sản đơn tính chỉ phát sinh ở một số động vật giống cái?​

Các nhà gia cầm học đã phát hiện ra rằng một số yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh sản đơn tính ở gà tây và gà. Trước hết là yếu tố di truyền. Các giống gia cầm khác nhau có tỷ lệ sinh đồng trinh khác nhau đáng kể: 0,16% ở gà Barred Plymouth Rock, 3% ở gà tây thương mại, 16,9% ở gà tây trắng Beltsville. Chúng ta cũng đã thành công trong việc chọn lọc cho sinh sản đơn tính, làm tăng tỷ này ở gà tây trắng Beltsville lên gấp ba lần, đạt mốc 41,5% trong năm thế hệ. Các yếu tố môi trường như nhiệt độ cao hoặc vi-rút cũng kích hoạt kiểu sinh sản này ở gia cầm.
Các nhà sinh vật học đang cố gắng hiểu thêm về cấu tạ bên trong của hai con thần ưng SB260 và SB517. Họ đã tiến hành giải trình tự bộ gen đầy đủ của chúng và dự định làm điều này với hàng trăm con thần ưng khác. Phân tích ADN ban đầu chỉ dựa trên 21 DNA Marker, không phải bộ gen đầy đủ.
Oliver Ryder, một nhà di truyền học tại Liên minh Động vật Hoang dã Sở thú San Diego, cho biết sẽ sử dụng thông tin di truyền đầy đủ hơn để hiểu rõ các đột biến, nhằm định hướng các chương trình nhân giống loài thần ưng. Suy cho cùng, nguồn gen của thần ưng hiện nay vẫn đang rất hạn chế. Từ con số 22 ban đầu, hiện số lượng thần ưng California đã tăng lên hơn 500 con. Nhưng loài này vẫn ở trong tình trạng cực kỳ nguy cấp, rất cần sự chung tay bảo tồn của cộng đồng.
Nguồn: The Atlantic