Loài mới có tên khoa học Pygoscelis kerguelensis, sống trên quần đảo Kerguelen ở Nam Ấn Độ Dương, cách vùng đất có người sinh sống gần 3.200 km. Nhìn bằng mắt thường, chúng gần như không thể phân biệt với những con gentoo khác: thân trắng, lưng đen, mỏ cam và dáng đi đặc trưng.

Nhưng bên dưới vẻ ngoài tương tự đó là một lịch sử tiến hóa hoàn toàn khác.

Nhóm nghiên cứu quốc tế do các nhà khoa học tại Đại học California, Berkeley và Đại học Chile dẫn đầu đã giải trình tự toàn bộ hệ gene của 64 con gentoo tại 10 thuộc địa sinh sản, bao phủ gần như toàn bộ vùng phân bố của nhóm này.

Các nhà khoa học đồng thời so sánh kích thước cơ thể, màu sắc, tiếng kêu, thời điểm sinh sản, chế độ ăn và cách kiếm ăn.

Kết quả cho thấy gentoo thực tế gồm 4 dòng tiến hóa rõ rệt: dòng phía bắc ở Nam Mỹ, dòng phía nam tại Nam Cực, dòng đông nam ở Kerguelen và dòng phía đông tại một số đảo cận Nam Cực.

Rauri Bowie, giáo sư sinh học tích hợp tại Berkeley và đồng tác giả cấp cao của nghiên cứu cho biết, gentoo có lẽ là nhóm chim cánh cụt gây tranh luận nhiều nhất về phân loại. Theo ông, nghiên cứu mới sử dụng cách tiếp cận kết hợp giữa gene, sinh thái, hình thái và địa lý để giải quyết câu hỏi đã tồn tại hơn 100 năm.

Điều gì khiến một nhóm chim gần như giống hệt nhau lại tách thành nhiều loài?

Câu trả lời nằm ở địa lý. Gentoo thường quay trở lại cùng một nơi để sinh sản và không di chuyển quá xa nếu nguồn thức ăn vẫn đủ. Chúng cũng là những loài ăn khá linh hoạt, có thể săn cá, nhuyễn thể, mực và nhiều loại sinh vật biển khác.

Nhờ vậy, các quần thể trên những hòn đảo biệt lập có thể sống lâu dài trong môi trường riêng mà ít trao đổi gene với nhau. Qua hàng trăm nghìn năm, sự cô lập này cho phép chọn lọc tự nhiên tạo ra những khác biệt ngày càng rõ rệt.

Các nhà nghiên cứu ước tính 4 dòng gentoo đã bắt đầu phân hóa khoảng 300.000 - 500.000 năm trước. Cực Nam, nơi nhiệt độ và độ mặn của nước biển thay đổi mạnh, cũng đóng vai trò như một ranh giới tự nhiên cản trở sự di chuyển của chúng.

4 loài sau đó thích nghi theo những hướng khác nhau. Dòng phía nam sống trong môi trường Nam Cực có nhiều gene liên quan đến sinh nhiệt, tích trữ chất béo và cảm nhận ánh sáng. Những đặc điểm này có thể giúp chúng đối phó với nhiệt độ cực thấp, lượng ánh sáng thay đổi mạnh theo mùa và ánh sáng phản xạ từ băng.

Trong khi đó, dòng phía đông có nhiều dấu hiệu di truyền liên quan đến chuyển hóa carbohydrate, vận chuyển oxy và hoạt động của phổi, phù hợp với khả năng lặn lâu hơn để kiếm ăn ở những vùng biển nghèo dinh dưỡng.

Dòng phía bắc lại nổi bật với các gene liên quan đến tiêu hóa, hoạt động của tim và cơ bắp, có thể phản ánh nhu cầu kiếm ăn tích cực trong môi trường có nguồn thức ăn dồi dào.

Các nhà khoa học sử dụng mô hình khí hậu để dự đoán môi trường sống của 4 loài vào năm 2050. Trong một kịch bản biến đổi khí hậu vừa phải, ba loài gentoo sống trên các đảo cận Nam Cực có thể mất phần lớn hoặc toàn bộ môi trường sống phù hợp hiện nay.

Juliana Vianna, đồng tác giả cấp cao của nghiên cứu cho rằng, các cơ quan bảo tồn ở những quốc gia quản lý các đảo này cần tính đến sự phân chia loài mới khi xây dựng kế hoạch bảo vệ.