Nghiên cứu mới: Thú mỏ vịt chứa trong gen của chim, bò sát và động vật có vú, tạo thành một bộ gen 'lẩu thập cẩm' độc đáo.

Loài vật kỳ lạ có nguồn gốc từ sự biến đổi gen này.

Các nhà khoa học đã công bố bản đồ gen hoàn chỉnh của thú mỏ vịt, khẳng định về sự đa dạng gen và độ phức tạp của loài này, với 10 nhiễm sắc thể giới tính và các đặc điểm độc đáo như lông phát sáng và tiết sữa qua da.

Bản đồ gen của thú mỏ vịt đã cho thấy sự hiện diện của gen từ các loài chim, bò sát và động vật có vú, đồng thời làm sáng tỏ mối quan hệ họ hàng giữa loài này với các loài khác trên Trái Đất.

Các nhà khoa học tin rằng bộ gen hoàn chỉnh của thú mỏ vịt có thể giải mã nhiều bí ẩn về tiến hóa và tổ tiên chung với các loài thú có vú, như là bước chuyển từ sinh con bằng trứng sang sinh con.

'Bản đồ gen hoàn chỉnh đã giúp chúng tôi hiểu rõ hơn về các đặc điểm của thú mỏ vịt', nhà khoa học Guojie Zhang tại Đại học Copenhagen nhấn mạnh. 'Việc giải mã gen của loài này cũng là bước quan trọng trong việc hiểu về tiến hóa của thú có vú, kể cả con người

Ngày nay, lớp thú có vú được chia thành ba nhóm: động vật đơn huyệt, thú có túi và động vật có nhau thai; con người thuộc nhóm cuối cùng. Hai nhóm 'có túi' và 'có nhau thai' hợp lại thành một phân lớp động vật có vú được gọi là 'theria'. Tất cả động vật trong phân lớp theria đều sinh con, trong khi động vật đơn huyệt lại có sự phát triển kỳ lạ và không thể được xem xét trong thứ lớp này.

Vẫn còn bất đồng về thời điểm rẽ nhánh của ba nhóm động vật này trên cây tiến hóa. Một số nhà khoa học cho rằng động vật đơn huyệt đã phân chia trước, trong khi người khác tin rằng sự kiện này xảy ra đồng thời.

Với sự ra đời của bản đồ gen thú mỏ vịt, chúng ta có cái nhìn chi tiết hơn về quá trình tiến hóa. Phân tích gen của tổ tiên thú lông nhím và thú mỏ vịt (cả hai đều thuộc phân lớp động vật đơn huyệt) cho thấy tổ tiên chung của chúng đã tồn tại ít nhất 57 triệu năm trước. Động vật đơn huyệt dường như đã tách ra khỏi hai nhóm thú có túi và có nhau thai khoảng 187 triệu năm trước.

Sau hàng triệu năm, thú mỏ vịt vẫn giữ nguyên nhiều đặc điểm: chúng sống cả trên cạn và dưới nước, thích nghi tốt với môi trường khắc nghiệt tại Úc, nơi có nhiều loài thú có túi và có nhau thai.

Tác giả nghiên cứu đặc biệt chú ý đến nhiễm sắc thể giới tính của thú mỏ vịt. Đây là loài duy nhất có 10 nhiễm sắc thể giới tính, với 5X và 5Y kết hợp thành một chu trình không hoàn chỉnh, cho thấy sự phân mảnh trong quá trình tiến hóa.

So sánh với con người, thú có túi ôpôt, quỷ Tasmania, gà và thằn lằn, các nhà nghiên cứu phát hiện rằng nhiễm sắc thể của thú có túi có nhiều điểm tương đồng với loài chim (ví dụ như gà) hơn là với thú có vú (như con người). Thú mỏ vịt đẻ trứng nhưng vẫn nuôi con bằng sữa, tuy nhiên, khi nhìn thấy rằng động vật đơn huyệt vẫn mang nhiều gen tạo sữa giống như động vật có vú trong phân lớp theria, điều này không quá ngạc nhiên.

Có nhiều điều kỳ lạ khác: sữa của động vật đơn huyệt chứa nhiều casein (loại protein có trong sữa của động vật có vú) với chức năng chưa rõ ràng. Tuy nhiên, sữa của thú mỏ vịt không khác biệt nhiều so với sữa bò hoặc thậm chí sữa con người. Nhờ vào điểm này, thú mỏ vịt không phụ thuộc nhiều vào nguồn protein từ trứng như loài chim hoặc loài bò sát khác; chúng có thể cung cấp protein cho con non thông qua tuyến sữa trên da.

Nhìn vào bản đồ gen hoàn chỉnh của thú mỏ vịt, chúng ta có thể dễ dàng nhận ra những điểm này. Chim và bò sát sử dụng ba gen chính để tạo ra protein trong trứng, nhưng thú mỏ vịt đã mất hầu hết những gen này khoảng 130 triệu năm trước. Gà hiện nay vẫn sở hữu cả ba gen protein đó, trong khi con người không có gen nào như vậy, và thú mỏ vịt chỉ có một gen duy nhất có vai trò tạo ra protein trong trứng.

Nói một cách đơn giản, gen sản xuất protein trong trứng của thú mỏ vịt là một sự kết hợp trung bình giữa con người và con gà, là một cái cầu nối triệu năm giữa chúng ta hiện tại và tổ tiên của loài thú có vú xưa.

'Nghiên cứu này cung cấp thông tin rằng việc sản xuất sữa của tất cả các loài động vật có vú đã phát triển từ một bộ gen của tổ tiên chung sống cách đây 170 triệu năm - cùng thời với những con khủng long trong kỷ Jura', giáo sư Zhang nhận định.

Bộ gen hoàn chỉnh của thú mỏ vịt cũng cho thấy chúng đã mất đi gen tạo răng trong quá trình tiến hóa. Cụ thể, từ 120 triệu năm trước, gen này đã hoàn toàn biến mất, khiến thú mỏ vịt phải thích ứng bằng cách sử dụng hai tấm sừng trong miệng để nghiền thức ăn.

Ngoài ra, có nhiều khả năng gen defensin - một thành phần của cựa có độc - nằm ở chân sau của thú mỏ vịt. Gen này liên quan đến hệ thống miễn dịch của các loài động vật có vú khác. Trong bộ gen hoàn chỉnh của thú lông nhím, không có sự hiện diện của gen defensin.

Nhóm nghiên cứu kết luận: 'Hai bộ gen hoàn chỉnh của hai loài sẽ cung cấp thêm thông tin về các đột phá trong quá trình tiến hóa của động vật phân lớp theria và về yếu tố sinh học, tiến hóa của những sinh vật có vú đẻ trứng này'.

Nghiên cứu này đã được xuất bản trên tạp chí Nature.

Xem thêm trên ScienceAlert