Bí mật tiến hóa trong DNA lý giải trí thông minh của bạch tuộc

Nghiên cứu mới của Đại học Vienna cho rằng, một cuộc tái sắp xếp DNA từ hàng trăm triệu năm trước có thể đã tạo ra những kết nối gene mới, góp phần vào sự phát triển của hệ thần kinh phức tạp của bạch tuộc.

DNA thường được hình dung như một chuỗi mang thông tin di truyền. Nhưng bên trong tế bào, DNA còn gấp thành cấu trúc không gian ba chiều. Những đoạn DNA cách xa nhau trên chuỗi có thể nằm gần nhau về mặt vật lý, qua đó ảnh hưởng đến thời điểm và mức độ hoạt động của các gene.

octopus-flight-in-ocean.jpg
Một cơ chế di truyền đáng ngạc nhiên, có thể giúp giải thích cách bạch tuộc, mực ống và mực nang tiến hóa trí thông minh đáng kinh ngạc.

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Vienna tái dựng cách bộ gene được tổ chức trong không gian ở bạch tuộc, mực và mực nang, sau đó so sánh cấu trúc này với hoạt động của các gene. Họ muốn tìm hiểu liệu sự thay đổi trong cách DNA gấp có thể góp phần tạo ra những đặc điểm thần kinh phức tạp hay không.

Theo TS Thea Rogers, tác giả chính của nghiên cứu, hiểu cấu trúc ba chiều thay đổi trong tiến hóa có thể giúp giải thích sự xuất hiện của những dạng phức tạp sinh học mới.

Các nhà khoa học tìm thấy bằng chứng cho thấy bộ gene của nhóm động vật chân đầu có vỏ trong, còn gọi là coleoid cephalopods, đã trải qua giai đoạn tái tổ chức rộng lớn. Những vùng DNA từng tách biệt được đưa lại gần nhau, tạo ra những cơ hội mới để gene tương tác và điều hòa hoạt động.

Điều này quan trọng vì các gene không hoạt động độc lập. Chúng được bật hoặc tắt theo những mạng lưới điều hòa, giúp tế bào hình thành và duy trì chức năng riêng. Khi cách gấp của DNA thay đổi, các vùng điều hòa có thể tiếp cận những gene khác trước đây, tạo ra một tổ hợp điều khiển mới mà không nhất thiết phải thay đổi toàn bộ mã di truyền.

sdav261-5kbkvcnhj1hdjugtvflq0vpq1bajpe8ds48q2-l-oi1ttxuybnqd2igutctlmwnttnyiwj37wc5u3l-zlupemffxzrppb0zxlgiqj7oyq2g0cxhyijpqgwprkfr5swzuvlyhjnwqhegj-giwlh53gih6egrcqasgjy9quvnsbdihapylxcbkgade.jpg
Cấu trúc DNA ba chiều có thể ảnh hưởng đến hoạt động gene.

Theo nhóm nghiên cứu, sự tái tổ chức cổ xưa này có thể đã giúp hình thành những kết nối gene liên quan đến hệ thần kinh phức tạp của bạch tuộc và các loài họ hàng. Đây là một hướng giải thích về tiến hóa, không phải khẳng định rằng chỉ một thay đổi cấu trúc DNA đã tạo ra trí thông minh của chúng.

Bạch tuộc có khả năng học qua trải nghiệm, giải quyết một số bài toán, thao tác đồ vật và thay đổi màu sắc hoặc kết cấu da để ngụy trang. Hệ thần kinh của chúng có cách tổ chức khác đáng kể so với động vật có xương sống; nhiều neuron nằm trong các cánh tay, cho phép từng bộ phận xử lý một phần thông tin và phối hợp với não trung tâm.

rjrgijcsehaceqkdwuphkuj2pbisqfjuhreku0r148kwyiv3t7nvujktqg0ufz0v1fx4r08swckaoiuurufmyyxnhfb4-jfhlhmoaoygujjkn7434fqlync9evzslprc-ep4rdf4zflszkncobz-p8k1vrl2dnzfend8srzf3s7k7owuvkwrujtxrlthdlce.jpg
Thea Rogers, Đại học Vienna (Áo) - tác giả chính nghiên cứu.

Những đặc điểm đó khiến động vật chân đầu trở thành mô hình hấp dẫn để nghiên cứu cách hệ thần kinh phức tạp tiến hóa độc lập. Nếu cấu trúc bộ gene góp phần tạo ra mạng lưới điều hòa mới, nó có thể bổ sung một cơ chế vào các lời giải thích vốn tập trung nhiều vào đột biến gene hoặc sự xuất hiện của gene mới.

Tuy nhiên, trí thông minh là đặc điểm được hình thành bởi nhiều yếu tố, bao gồm sinh lý thần kinh, phát triển, môi trường sống và chọn lọc tự nhiên. Cấu trúc DNA là một phần của câu chuyện, không phải lời giải thích duy nhất.

Công trình được công bố trên Nature Communications. Phát hiện mới mở rộng cách nhìn về nguồn gốc trí thông minh của bạch tuộc: sự phức tạp có thể không chỉ đến từ việc bổ sung gene mới, mà còn từ cách bộ gene cũ được sắp xếp lại và sử dụng theo những cách mới.

Vì sao Bạch tuộc thông minh nhất đại dương? | Kiến thức hôm nay

Bạch tuộc con dùng xúc tu 'tát' cá để bảo vệ mình

Khi gặp cá có tính chiếm lãnh thổ, bạch tuộc Brazil có thể đổi màu, giơ xúc tu và tung những cú “tát” để đáp trả.

Dưới làn nước nông ngoài khơi Brazil, rất nhiều những cuộc đối đầu kỳ lạ diễn ra giữa các loài động vật biển. Một bên là những con cá đang cố bảo vệ lãnh thổ, bên kia là bạch tuộc con với 8 xúc tu. Khi bị cá áp sát hoặc tấn công, bạch tuộc có thể bất ngờ vung xúc tu và “tát” thẳng vào đối thủ.

Nhưng các nhà khoa học phát hiện những cú tát này không phải hành động tấn công bừa bãi. Bạch tuộc dường như biết điều chỉnh cách phản ứng tùy vào loài cá mà chúng gặp.

k3h32hlfvep3lzrrkqee4p-1920-80png.jpg
Một con bạch tuộc rạn san hô Brazil đang quan sát một con cá ở gần. (Ảnh: Michaella Andrade)

Nhóm nghiên cứu đã ghi lại 101 cuộc chạm trán giữa 38 con bạch tuộc rạn san hô Brazil (Octopus insularis) còn non và 10 loài cá rạn san hô ở vùng nước nông ven bờ đông bắc Brazil cùng một số đảo ngoài khơi. Khi gặp những loài cá có tính chiếm lãnh thổ, chẳng hạn cá thia, cuộc chạm trán thường diễn ra rất nhanh và căng thẳng. Những con cá này có thể lao tới, đâm hoặc quét về phía bạch tuộc để xua đuổi chúng.

Bạch tuộc khi đó thường phản ứng bằng cách giật mình, thay đổi tư thế và đặc biệt là vung một xúc tu về phía cá. Những cú “tát” này dường như là cách chúng đáp trả khi bị cá gây hấn.

Trái lại, khi gặp những loài cá không có tính bảo vệ lãnh thổ như cá đuôi gai xanh, bạch tuộc thường không phản ứng quyết liệt. Những con cá này thường chỉ đi theo hoặc bơi vòng quanh bạch tuộc trong lúc nó kiếm ăn. Thay vì lao vào đánh nhau, bạch tuộc tiếp tục tìm kiếm thức ăn như không có chuyện gì xảy ra.

Theo các nhà nghiên cứu, điều đó cho thấy bạch tuộc không chỉ đơn giản phản ứng theo bản năng khi có cá xuất hiện. Chúng dường như có thể phân biệt tình huống và lựa chọn cách ứng xử phù hợp.

Một phát hiện khác còn khiến hành vi này trở nên thú vị hơn. Khi đối đầu với cá có tính lãnh thổ, một số con bạch tuộc thay đổi hoa văn trên cơ thể, tạo thành kiểu màu mà nhóm nghiên cứu gọi là “half-blotch”.

Trong trạng thái này, những đốm trắng tròn xuất hiện ở phần cơ thể hướng về phía con cá. Các nhà nghiên cứu nhận thấy cá dường như có xu hướng lùi lại sau khi bạch tuộc thể hiện kiểu hoa văn đặc biệt này.

bfhbucnd6y8nbvp4ftyt4p-1600-80png.jpg
Một con bạch tuộc rạn san hô Brazil non ẩn mình giữa những rạn san hô. (Ảnh: Michaella Andrade)

Họ cho rằng hoa văn có thể đóng vai trò như một tín hiệu cảnh báo, nhưng hiện chưa thể khẳng định bạch tuộc chủ động tạo ra nó để gửi thông điệp cho cá hay đây chỉ là phản ứng tự nhiên của cơ thể khi bị đe dọa.

Các nhà nghiên cứu còn nhận thấy mỗi con bạch tuộc dường như có một “tính cách” riêng. Một số con khá nhút nhát, trong khi những con khác phản ứng mạnh hơn khi gặp các loài vật xung quanh. Hiện nhóm nghiên cứu chưa biết những khác biệt này có liên quan đến tuổi, giới tính hay có duy trì ổn định theo thời gian hay không.

Điều thú vị là khi nhóm nghiên cứu quay phim bạch tuộc trong môi trường tự nhiên, chúng thường tỏ ra tò mò với máy quay, thậm chí vươn xúc tu chạm vào thiết bị. Một con còn lấy trộm quả chì dùng cho việc lặn của các nhà nghiên cứu rồi mang thẳng vào hang.

Các nhà khoa học cho rằng những quan sát mới giúp cho thấy hành vi của bạch tuộc phức tạp hơn chúng ta vẫn tưởng.

>>> Mời độc giả xem thêm video Giống cừu kỳ lạ với bốn sừng cong đối xứng và gần như không có đuôi:

Cận cảnh bạch tuộc hiếm gặp có màu xanh biếc như nước biển

Một con bạch tuộc bí ẩn có màu xanh biếc như nước biển mới được phát hiện ở độ sâu gần 2.700m dưới đáy biển quần đảo Galapagos ngoài khơi Ecuador.

Theo Sciencedaily, quần đảo Galapagos ngoài khơi Ecuador nổi tiếng với một số loài động vật đặc hữu, chỉ được tìm thấy tại đây. Trong báo cáo mới được công bố trên tạp chí Zootaxa, các chuyên gia cho biết đã xác định được một loài bạch tuộc chưa từng được ghi nhận trước đây. Đó là một con bạch tuộc có màu xanh biếc như màu nước biển mới được phát hiện ở độ sâu gần 2.700m dưới đáy biển quần đảo Galapagos. Nó có kích thước khá nhỏ, tương đương quả bóng golf.

Các chuyên gia cho hay con bạch tuộc có màu xanh biếc trên được phát hiện trong chuyến thám hiểm biển sâu năm 2015 bằng tàu E/V Nautilus. Chuyến thám hiểm này được thực hiện với sự hợp tác giữa Quỹ Charles Darwin (CDF) và Ban quản lý Vườn quốc gia Galapagos. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng thiết bị lặn điều khiển từ xa (ROV) để khảo sát đáy biển gần đảo Darwin - hòn đảo nằm ở rìa phía bắc quần đảo Galapagos.

Phát hiện bạch tuộc khổng lồ dài 19m, từng thống trị đại dương cổ đại

Từ các hóa thạch được tìm thấy tại Canada và Nhật Bản, các nhà khoa học nhận định những loài bạch tuộc này có thể dài tới 19m.

mauu-7.png
Hình ảnh phục dựng một con bạch tuộc khổng lồ sống vào thời cổ đại. Ảnh: Yohei Utsuki, Hokkaido University.

Trong nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Science, các nhà khoa học cho biết những hóa thạch được tìm thấy ở đảo Vancouver (tỉnh British Columbia, Canada) và Hokkaido (Nhật Bản) thuộc về các loài bạch tuộc khổng lồ.

Đọc nhiều nhất

Tin mới