Bây giờ chúng ta đã biết tại sao thú mỏ vịt lại kỳ lạ đến vậy - Gen của chúng có một phần là chim, bò sát và động vật có vú
Thú mỏ vịt mỏ vịt thực sự là một trong những sinh vật kỳ lạ nhất trên Trái đất. Cùng với loài echidna có gai, hai loài động vật Úc này thuộc nhóm động vật có vú chuyên biệt hóa cao, được gọi là monotremes, vừa đẻ trứng nhưng vừa nuôi con bằng sữa.
Các gen của cả hai đều tương đối nguyên thủy và không thay đổi, cho thấy sự pha trộn kỳ lạ của một số lớp động vật có xương sống, bao gồm chim, bò sát và động vật có vú.
Ban đầu, thú mỏ vịt có vẻ khác biệt, nhưng chính những điểm khác biệt đó đã tiết lộ những điểm tương đồng và tổ tiên chung của chúng ta với các động vật có xương sống khác trên Trái đất.
Các nhà khoa học cho rằng bộ gen của nó có thể cho chúng ta biết bí mật về sự tiến hóa của chính chúng ta và cách tổ tiên động vật có vú xa xôi của chúng ta đã đi từ đẻ trứng đến khi sinh con.
Nhà sinh vật học tiến hóa Guojie Zhang từ Đại học Copenhagen giải thích : “Bộ gen hoàn chỉnh đã cung cấp cho chúng tôi câu trả lời về cách một số đặc điểm kỳ lạ của thú mỏ vịt xuất hiện .
"Đồng thời, việc giải mã bộ gen của thú mỏ vịt rất quan trọng để nâng cao hiểu biết của chúng ta về cách các loài động vật có vú khác tiến hóa - bao gồm cả con người chúng ta."
Trong những năm trước, một con thú mỏ vịt cái có một số trình tự bộ gen của nó, nhưng không có bất kỳ trình tự nhiễm sắc thể Y nào, rất nhiều thông tin bị thiếu.
Sử dụng một con thú mỏ vịt đực, các nhà nghiên cứu hiện đã tạo ra một bản đồ vật lý với bộ gen của thú mỏ vịt chính xác cao.
Ngày nay, các loài động vật có vú sống được chia thành ba nhóm, bao gồm động vật có vú, động vật có túi và động vật có vú, hay 'động vật có thai'. Con người chúng ta thuộc nhóm cuối cùng đó.
Cùng với nhau, hai loài sau tạo nên một phân lớp được gọi là động vật có vú của Therian . Tất cả các loài động vật có vú ở Therian đều sinh ra khi còn trẻ, nhưng các loài đơn tính chỉ đơn giản là quá khác biệt để được gộp chung với nhóm đó.
Vẫn chưa rõ khi nào cả ba nhóm khác biệt này bắt đầu khác biệt với nhau. Một số người cho rằng các loài đơn điệu tách ra trước, với các loài thú có túi và kỳ thú theo sau. Những người khác cho rằng cả ba nhóm phân tán gần như cùng một lúc .
Bộ gen của thú mỏ vịt hiện đã giúp làm sáng tỏ một số ngày tháng. Dữ liệu thu thập được từ dòng dõi echidna và thú mỏ vịt cho thấy tổ tiên chung cuối cùng của chúng sống cách đây tới 57 triệu năm.
Trong khi đó, các động vật đơn tính nói chung dường như đã tách ra từ động vật có túi và động vật có vú ăn thịt khoảng 187 triệu năm trước.
Ngay cả sau ngần ấy thời gian, thú mỏ vịt bán thủy sinh vẫn không thay đổi đáng kể, phù hợp với một vị trí thích hợp trong bụi rậm Úc mà nhiều loài thú có túi và động vật có vú đơn giản là không thể.
Các tác giả đặc biệt quan tâm đến các nhiễm sắc thể giới tính của động vật, có vẻ như có nguồn gốc độc lập với các động vật có vú khác của người Áo, tất cả đều chứa một cặp XY đơn giản.
Tuy nhiên, thú mỏ vịt là loài động vật duy nhất được biết đến với 10 nhiễm sắc thể giới tính (echidnas có chín). Thú mỏ vịt có các nhiễm sắc thể 5X và 5Y được tổ chức thành một vòng dường như bị vỡ thành nhiều mảnh trong quá trình tiến hóa của động vật có vú.
So sánh thông tin về nhiễm sắc thể này với con người, opossum, quỷ Tasmania, gà và bộ gen thằn lằn, các tác giả nhận thấy nhiễm sắc thể giới tính của thú mỏ vịt có nhiều điểm chung với các loài chim như gà hơn là động vật có vú như người.
Nhưng trong khi thú mỏ vịt đẻ trứng như gà, chúng lại cho con bú sữa non như động vật có vú của ngườirian.
Do đó, không có gì quá ngạc nhiên khi các bộ gen monotreme chứa hầu hết các gen sữa mà các loài động vật có vú khác ởrian sở hữu.
Các gen casein giúp mã hóa một số protein nhất định trong sữa của động vật có vú, nhưng các gen monotreme dường như có thêm các casein với các chức năng chưa rõ. Điều đó nói lên rằng, sữa của họ không khác gì sữa lấy từ bò, hoặc thậm chí từ người đang cho con bú.
Như vậy, thú mỏ vịt có lẽ không phụ thuộc vào protein trứng như các loài chim và bò sát khác vì sau này chúng có thể nuôi con non thông qua các tuyến tiết sữa trên da của chúng.
Bộ gen của nó hỗ trợ điều này. Trong khi các loài chim và bò sát dựa vào ba gen mã hóa các protein chính của trứng, thú mỏ vịt dường như đã mất phần lớn các gen này khoảng 130 triệu năm trước. Gà ngày nay có tất cả ba gen protein trứng, con người không có, và thú mỏ vịt chỉ còn lại một bản sao đầy đủ chức năng.
Thú mỏ vịt là một loài ở giữa kỳ lạ, và bộ gen của nó là một loại cầu nối với quá khứ tiến hóa của chính chúng ta.
Zhang nói: “Nó cho chúng ta biết rằng sản lượng sữa ở tất cả các loài động vật có vú còn tồn tại đã được phát triển thông qua cùng một bộ gen có nguồn gốc từ một tổ tiên chung sống cách đây hơn 170 triệu năm - cùng với loài khủng long đầu trong kỷ Jura .
Bộ gen đầy đủ cũng đã tiết lộ sự mất mát của 4 gen liên quan đến sự phát triển của răng, có thể đã biến mất khoảng 120 triệu năm trước. Để ăn, thú mỏ vịt bây giờ sử dụng một cặp đĩa giống như sừng để nghiền thức ăn.
Những chiếc cựa độc trên chân sau của nó có thể được giải thích là do gen defensin của sinh vật, có liên quan đến hệ thống miễn dịch ở các động vật có vú khác, và dường như làm phát sinh các protein độc nhất trong nọc độc của chúng. Echidnas, cũng có trình tự bộ gen đầy đủ của chúng, dường như đã mất gen nọc độc quan trọng này.
Các tác giả cho biết kết quả của họ đại diện cho "một số đặc điểm sinh học hấp dẫn nhất của thú mỏ vịt và echidna".
"Bộ gen mới của cả hai loài sẽ cho phép những hiểu biết sâu hơn vào sáng therian và sinh học và tiến hóa của những động vật có vú đẻ trứng khác thường", họ kết luận .
Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature .
CARLY CASSELLA
8 THÁNG 1 NĂM 2021
