Một chú rồng nước châu Á chào đời tại Vườn thú Quốc gia Smithsonian mà không cần tới rồng bố đã gây bất ngờ cho các chuyên gia tại vườn thú. Thông qua xét nghiệm gen, các nhà khoa học phát hiện ra rằng con non mới nở từ trứng của rồng mẹ được sinh sản theo phương pháp là trinh sản.
Trinh sản, hay còn gọi là trinh sinh (tiếng Anh nghĩa là “parthenogenesis”: bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp “parthenos” là “cô gái trinh tiết” và genes là “phát sinh”), là một hình thức sinh sản vô tính mà trứng không thụ tinh phát triển thành cá thể mới. Mặc dù nghe có vẻ phi lý, nhưng hiện tượng trinh sản lại cực kỳ phổ biến trong cây sự sống, được tìm thấy ở nhiều loại sinh vật như thực vật, côn trùng, cá, bò sát và thậm chí cả chim. Tuy nhiên, động vật có vú cần một số gen nhất định có trong tinh trùng để sinh sản, do đó, động vật có vú không thể trinh sản.
Sinh con non mà không cần tinh trùng
Sinh sản hữu tính cần một con cái và một con đực, mỗi con đóng góp vật chất di truyền dưới dạng trứng hoặc tinh trùng để tạo ra một thế hệ con non duy nhất. Phần lớn các loài động vật sinh sản hữu tính, tuy nhiên, con cái của một số loài có thể tạo ra trứng chứa tất cả các vật chất di truyền cần thiết cho sinh sản. Con cái của những loài này, bao gồm ong bắp cày, động vật giáp xác và thằn lằn, chỉ sinh sản đơn tính do hoàn cảnh bắt buộc.
Đa số các loài trải qua quá trình trinh sản được ghi nhận ở các động vật nuôi trong môi trường vườn thú, như rồng nước châu Á tại Vườn thú Quốc gia Smithsonian hoặc cá mập rìa đen (Carcharhinus limbatus) ở Thủy cung Virginia. Trinh sản thường là sinh sản hữu tính, nhưng đôi khi có thể có các chu kỳ tạo ra trứng đã sẵn sàng phát triển.
Các nhà khoa học phát hiện ra rằng khả năng trinh sản có thể là một đặc điểm di truyền, đồng nghĩa với việc cá thể mẹ trinh sản có thể cho ra đời các cá thể con non cái cũng có khả năng này.
Con cái thụ tinh trứng như thế nào?
Một chuỗi các sự kiện tế bào phải diễn ra thành công để tạo ra quá trình trinh sản. Đầu tiên, con cái phải có khả năng tạo ra tế bào trứng (tạo noãn) mà không cần kích thích từ tinh trùng hoặc giao phối. Thứ hai, trứng do con cái sinh ra cần bắt đầu tự phát triển, hình thành phôi giai đoạn đầu. Cuối cùng, trứng phải nở thành công.
Mỗi bước trong quá trình này đều có thể gặp rủi ro, đặc biệt là bước hai đòi hỏi các nhiễm sắc thể bên trong trứng phải nhân đôi, đảm bảo bổ sung đầy đủ các gen cho con non đang phát triển.
Ngoài ra, trứng có thể được “thụ tinh giả” bởi các tế bào còn sót lại từ quá trình sản xuất trứng được gọi là thể cực. Bất kỳ phương pháp nào thúc đẩy sự phát triển của phôi thai sẽ quyết định mức độ giống nhau về mặt di truyền giữa con mẹ và con non.
Các sự kiện kích hoạt quá trình trinh sản chưa được nghiên cứu sâu, song có thể bao gồm sự thay đổi môi trường. Ở những loài có cả khả năng sinh sản hữu tính và trinh sản, các tác nhân gây căng thẳng như quần thể quá đông hay nhiều kẻ săn mồi có thể khiến con cái chuyển từ sinh sản vô tính sang sinh sản hữu tính, nhưng không theo chiều ngược lại. Đối với một số loài sinh vật phù du nước ngọt, độ mặn cao cũng là nguyên nhân dẫn đến thay đổi đặc tính sinh sản của loài.
Ưu điểm của sinh sản vô tính
Mặc dù quá trình trinh sản hiếm khi xảy ra, song nó mang lại một số lợi ích cho con cái có đặc tính này. Trong một số trường hợp, trinh sản có thể cho phép con cái tạo ra bạn tình của riêng mình.
Giới tính của thế hệ con non được xác định bằng phương pháp tương tự phương pháp xác định giới tính của loài đó. Đối với những sinh vật mà giới tính được xác định bởi nhiễm sắc thể, như nhiễm sắc thể cái XX và đực XY ở một số côn trùng, cá và bò sát, một con cái di truyền gen có thể tạo ra con cái chỉ với các nhiễm sắc thể giới tính mà nó có. Đồng nghĩa với việc, nó sẽ luôn sinh ra con non cái với nhiễm sắc thể XX. Nhưng đối với các sinh vật mà con cái có nhiễm sắc thể giới tính ZW (chẳng hạn như ở rắn và chim), tất cả các con non được sinh ra sẽ là ZZ (đực) hoặc hiếm hơn là WW (cái).
Trong khoảng thời gian từ năm 1997 đến năm 1999, một con rắn Nịt tất ca rô tại Sở thú Phoenix đã sinh ra hai con non đực sống sót đến tuổi trưởng thành. Nếu một con cái giao phối với con đực con của nó thì đó sẽ là giao phối cận huyết. Điều này có thể dẫn đến một loạt các vấn đề di truyền nên không có giá trị về mặt tiến hóa. Điều này dẫn đến kết luận không nên có các thế hệ con non từ giao phối cận huyết. Khả năng con cái sinh ra con non đực thông qua quá trình trinh sản cũng cho thấy sinh sản vô tính trong tự nhiên có thể phổ biến hơn các nhà khoa học từng biết đến trước đây.
Trong một thời gian dài, các nhà sinh vật học quan sát thấy các loài trinh sản ép buộc thường chết vì bệnh tật, ký sinh trùng hoặc thay đổi môi trường sống. Dòng đời tiến hóa ngắn là hậu quả của giao phối cận huyết giữa các loài sinh vật trinh sản.
Thùy Dung (Theo CNN)
