Sứa lược và câu hỏi về hệ thần kinh đầu tiên của động vật

Những dải màu óng ánh chạy dọc cơ thể trong suốt khiến sứa lược trông như một đốm sáng đang trôi trong nước. Nhưng điều làm sinh vật này đặc biệt đối với các nhà nghiên cứu nằm ở một câu hỏi khó thấy hơn: nhánh động vật nào tách ra sớm nhất? Nếu đó là sứa lược, sự hiện diện của cơ bắp và dấu hiệu của một hệ thần kinh đơn giản ở chúng buộc chúng ta xem lại hình dung về những động vật đầu tiên. [1]

Vì sao sứa lược nằm ở tâm điểm tranh luận?

Sứa lược, hay ctenophore, không phải sứa dù tên gọi dễ khiến hai nhóm bị gộp làm một. Hiện có gần 200 loài sứa lược, sống từ vùng nước biển sâu lạnh đến vùng nước mặt ven bờ ấm. Sự đa dạng ấy giúp các nhà nghiên cứu so sánh những loài họ hàng trong các điều kiện sống khác nhau. Tuy nhiên, câu hỏi lớn nhất ở đây không phải chúng sống ở đâu, mà là vị trí của cả nhóm trên cây tiến hóa động vật. [1]

Có thể hình dung cây tiến hóa như một sơ đồ các nhánh họ hàng, chứ không phải chiếc thang xếp loài nào “cao” hay “thấp”. Hỏi nhóm nào phân nhánh trước là hỏi dòng họ nào tách khỏi dòng dẫn tới những nhóm động vật còn lại sớm hơn. Cách đặt câu hỏi này quan trọng: sứa lược ngày nay không phải bản sao còn nguyên của động vật đầu tiên. Chúng cũng đã trải qua một lịch sử tiến hóa dài sau lần phân nhánh ấy. [1]

Sứa lược hay bọt biển tách ra trước?

Trong hơn một thế kỷ, bọt biển thường được xem là nhóm phân nhánh đầu tiên. Cách nhìn ấy có vẻ dễ hiểu khi bọt biển không có cơ bắp hoặc tế bào thần kinh, còn sứa lược có cơ bắp và cho thấy dấu hiệu của một hệ thần kinh đơn giản. Nếu chỉ nhìn cấu tạo cơ thể hiện nay, người ta dễ hình dung nhóm có ít bộ phận như bọt biển đứng gần điểm khởi đầu hơn. Nhưng mức độ đơn giản của một loài đang sống không tự cho biết nhánh họ hàng của nó tách ra lúc nào. [1]

Các nghiên cứu trong hai thập kỷ qua đã đưa sứa lược trở lại cuộc tranh luận. Đáng chú ý, một công trình công bố năm 2023 phân tích cách tổ chức nhiễm sắc thể và kết luận sứa lược, không phải bọt biển, là nhóm chị em với toàn bộ động vật còn lại. “Nhóm chị em” ở đây chỉ hai nhánh xuất phát từ cùng một điểm phân tách. Kết quả này có sức nặng vì xét đến cách vật chất di truyền được sắp xếp, nhưng vị trí phân nhánh sớm nhất vẫn chưa được giải quyết hoàn toàn. [1]

Cơ bắp và tế bào thần kinh làm thay đổi câu hỏi ra sao?

Nếu sứa lược thực sự tách ra trước, ta không còn dễ kể câu chuyện tiến hóa theo một chiều: động vật đầu tiên rất đơn giản, rồi từng nhánh xuất hiện sau mới lần lượt có cơ bắp và tế bào thần kinh. Thay vào đó, phải cân nhắc nhiều khả năng về thời điểm những đặc điểm ấy xuất hiện và thay đổi. Đây là hệ quả của cách sắp xếp các nhánh họ hàng, chưa phải hình ảnh đã được xác nhận của một tổ tiên cổ xưa. [1]

Điểm dễ nhầm là đồng nhất “phân nhánh sớm” với “giữ nguyên đặc điểm ban đầu”. Một nhánh tách sớm vẫn có thể phát triển những đặc điểm riêng về sau; một nhánh khác cũng có thể thay đổi theo hướng khiến cơ thể hiện nay trông đơn giản hơn. Vì thế, quan sát rằng sứa lược có cơ bắp không đủ để kết luận động vật đầu tiên đã có cơ bắp. Giá trị của phát hiện nằm ở chỗ nó mở lại câu hỏi ấy và khiến lời giải quen thuộc cần được xem xét kỹ hơn. [1]

Những đặc điểm khác kể thêm điều gì?

Sứa lược còn đem đến những câu hỏi vượt khỏi vị trí của chúng trên cây tiến hóa. Một số loài gần đây được quan sát thấy có thể đảo ngược quá trình phát triển, từ giai đoạn trưởng thành trở về giai đoạn ấu trùng. Đây là phát hiện về những loài cụ thể, không có nghĩa mọi sứa lược đều làm được như vậy. Nó cho thấy quá trình phát triển cơ thể có thể linh hoạt hơn cách ta thường hình dung khi chỉ nghĩ đến một đường đi từ non tới trưởng thành. [1]

Ở biển sâu, một số loài có những loại chất béo đặc biệt giúp chúng chịu được áp suất rất lớn. Sự khác biệt giữa môi trường sâu và vùng nước mặt cho phép đặt câu hỏi: những thành phần của cơ thể đã thay đổi thế nào khi các loài thích nghi với nơi sống? Sứa lược cũng được nghiên cứu để tìm hiểu sự phát triển của khả năng phát quang sinh học, tức tự tạo ra ánh sáng. Khả năng này cần được phân biệt với vẻ óng ánh nhìn thấy trên cơ thể chúng. [1]

Ta có thể hình dung động vật đầu tiên đến mức nào?

Cây tiến hóa cho biết quan hệ họ hàng, không tự dựng lại đầy đủ hình dạng của sinh vật ở mỗi điểm phân nhánh. Muốn suy luận về một tổ tiên, các nhà nghiên cứu còn phải đối chiếu những đặc điểm của các nhánh hậu duệ và tìm cách giải thích chúng đã xuất hiện hoặc biến đổi ra sao. Bởi vậy, ngay cả khi vị trí phân nhánh của sứa lược được xác định chắc chắn hơn, câu hỏi động vật đầu tiên có cơ thể và hệ thần kinh thế nào vẫn cần lời giải riêng. [1]

Sứa lược đáng chú ý chính vì chúng làm tách rời hai ý tưởng thường bị coi là một: thuộc nhánh tách ra sớm và có cơ thể đơn giản. Từ những dải màu trên một cơ thể trong suốt đến cách các nhiễm sắc thể được tổ chức, loài vật ít quen thuộc này nhắc rằng lịch sử tiến hóa không thể đọc chỉ bằng vẻ ngoài của những sinh vật còn sống hôm nay. [1]