Khám Phá Bí Ẩn: Những Con Nhện Biển Kỳ Lạ Không Có Bụng, Chứa Nội Tạng Trong Chân!

[test_vnr]

Những con nhện biển “kỳ lạ” này không có bụng và thay vào đó là cất giữ các cơ quan trong chân của chúng. Những nghiên cứu gần đây đã chỉ ra lý do tại sao điều này lại xảy ra.

Nhện biển đã tồn tại hàng triệu năm qua, sống được trong nhiều điều kiện biển khác nhau, từ những vùng nước lạnh của Nam Cực cho đến những đáy biển sâu và ven bờ đá. Tuy nhiên, chúng được mô tả là không có xương sống và không có ruột, không phải là một cách châm biếm mà là một sự miêu tả sinh học chính xác. Hơn 1.300 loài nhện biển đã được ghi nhận, tất cả đều là động vật không xương sống, thuộc nhóm có tên gọi là chelicerates, cùng nhóm với nhện đất, bọ ve và cua ngựa. Điều đặc biệt ở những con nhện biển là chúng không có phần bụng.

Nhiều loài nhện biển có cách thức ăn uống giống như ma cà rồng: chúng đâm xuyên vào con mồi bằng một cái vòi dài, sau đó hút chất lỏng bên trong. Các nhà sinh vật học tiến hóa đã gặp khó khăn trong việc lý giải về sự sống không có bụng của nhện biển và những thích nghi mà chúng phát triển để bù đắp cho điều này. Nhện biển sử dụng chân của chúng để chứa các cơ quan sinh sản, tiêu hóa và hô hấp, với một số loài có chân dài chưa tới một inch (khoảng 2,5 cm), trong khi những loài khác có thể có chân dài gần hai feet (khoảng 60 cm). Chúng thở qua da, vận chuyển oxy bằng cách co cơ, và một số loài thậm chí ăn metan nhờ sự hỗ trợ của vi khuẩn.

Quá trình sinh sản của chúng cũng rất độc đáo: các con cái thải trứng từ những lỗ trên chân, sau đó các con đực kết hợp chúng với tinh trùng và gắn trứng đã thụ tinh vào chân trong những túi đặc biệt để chờ chúng nở.

“Chúng thật kỳ lạ,” Prashant Sharma, một nhà sinh vật học tại Đại học Wisconsin–Madison, người chuyên nghiên cứu về di truyền học và phát triển của các động vật không xương sống cổ xưa, chia sẻ. “Nhện biển là những sinh vật cực kỳ thú vị và chưa được nghiên cứu nhiều. Đó là lý do khiến chúng tôi hứng thú với chúng.”

Sharma là đồng tác giả của một nghiên cứu được công bố tháng này trong BMC Biology, cung cấp cái nhìn mới về lịch sử tiến hóa độc đáo của nhện biển. Một nhóm nghiên cứu quốc tế đã hợp tác để giải mã bộ gen đầu tiên ở cấp độ nhiễm sắc thể của nhện biển gút, Pycnogonum litorale, loài này thuộc nhánh sớm của họ chelicerate. Những nhà khoa học đã hy vọng hiểu rõ hơn về di truyền học liên quan đến sinh học không có bụng của loài này.

Để thực hiện điều này, họ đã sử dụng một quần thể nhện biển ở Đại học Vienna, xuất phát từ một số con P. litorale mà các nhà khoa học đã thu thập trong những vũng đá ven biển Bắc Hải. Tại phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã nuôi dưỡng và giữ các sinh vật này trong những chiếc lồng bằng dây cho đến khi chúng sinh sản. Với thế hệ con cái, nhóm nghiên cứu đã giải mã DNA của loài này và lập bản đồ cho 57 pseudochromosomes của nhện biển với độ phân giải cao.

Phân tích di truyền của nhóm tập trung vào cụm gen Hox, một họ gen phổ biến trong giới động vật, có vai trò điều khiển sự phát triển thể chất của một sinh vật. Những nghiên cứu cho thấy rằng việc phá hủy một số gen Hox ở ruồi giấm có thể khiến nó mọc chân ở vị trí anten. “Trong động vật chân khớp, các gen Hox đóng vai trò trung tâm trong việc xác định chính xác các đoạn cơ thể khác nhau,” Andreas Wanninger, một đồng tác giả của nghiên cứu và là một nhà sinh vật học tiến hóa tại Đại học Vienna cho biết. “Trong nhiều nhóm động vật khác, chúng cũng là những ‘người điều khiển chủ yếu’ trong quá trình phát triển kế hoạch cơ thể.”

Nhóm nghiên cứu phát hiện rằng nhện biển gút thiếu một gen Hox quan trọng có tên abdominal-A, mà trong hầu hết các động vật chân khớp, giúp xác lập các đoạn cơ thể phía sau mang ruột và các cơ quan sinh sản. Ngoài ra, họ cũng nhận thấy rằng nhện biển gút chưa từng trải qua sự sao chép toàn bộ bộ gen, một quá trình giúp một sinh vật có được một bản sao của mọi gen. Việc thiếu nhiều gen có thể làm tăng khả năng đột biến và đổi mới, và các loài mới thường phát triển từ những thay đổi tích lũy. Điều này cho thấy nhện biển gút gần gũi hơn với gốc cây tiến hóa của toàn bộ họ chelicerate—tính đơn giản về mặt di truyền của nó có thể đã được chia sẻ bởi tổ tiên chung của họ chelicerate lớn hơn.

Tò mò rằng, ghi chép hóa thạch cho thấy nhện biển đã từng có bụng hàng chục triệu và hàng trăm triệu năm trước, vẫn chưa rõ khi nào và vì sao điều đó lại thay đổi. Có thể các điều kiện môi trường đã thay đổi vào một thời điểm nào đó khiến bụng trở nên kém thuận lợi. Hoặc có thể các gen Hox đã bị tổn thương ở một nơi nào đó trong dòng dõi của nhện biển, khiến bộ phận này co lại và biến mất.

“Chúng tôi không biết cái gì là nguyên nhân của cái gì,” Antonis Rokas, một nhà sinh vật học tiến hóa tại Đại học Vanderbilt không tham gia vào nghiên cứu, cho biết. Những tác giả hy vọng sẽ tiếp tục nghiên cứu cách mà các gen phát triển khác ở các loài nhện biển khác có thể đã xuất hiện hoặc biến mất trong suốt lịch sử đời sống của chúng, có thể ảnh hưởng đến phần bụng của chúng.

“Chúng tôi không biết rõ khi nào cấu trúc đó bị mất. Chúng tôi biết rằng chúng bắt đầu trông giống như các động vật chân khớp hiện đại,” Sharma nói. “Và rồi, vào một thời điểm nào đó, chúng đã hoàn toàn trở nên kỳ quặc. Quá kỳ lạ.”

Nguồn tham khảo: https://www.smithsonianmag.com/smar...th-dna-scientists-are-learning-why-180986934/