“Chú cá nhấp nháy tiết lộ cách động vật đầu tiên tiến hóa để sống trên đất liền” -> “Chú cá nhấp nháy tiết lộ bí mật tiến hóa của động vật sống trên đất”

Trong khoảng thời gian bạn đọc xong bài viết này, bạn sẽ chớp mắt khoảng 50 lần. Trên thực tế, chúng ta chớp mắt thường xuyên đến mức nhắm mắt trong khoảng 10% thời gian thức giấc.

Mặc dù hầu hết chúng ta đều coi đó là điều hiển nhiên, nhưng chớp mắt là một phần quan trọng trong hệ thống thị giác giúp giữ ẩm cho mắt và không có mảnh vụn. Thiếu nó, mắt chúng ta sẽ nhanh chóng bị khô và tổn thương.

Hơn nữa, một nghiên cứu mới cho thấy chớp mắt có thể là một trong những đặc điểm tiến hóa để cho phép chuyển đổi sang cuộc sống trên cạn ở động vật bốn chân khoảng 375 triệu năm trước.

Những phát hiện này dựa trên một nghiên cứu về loài cá thòi lòi tuyệt vời (họ họ Oxudercidae), một loài cá dành nhiều ngày ở ngoài nước và là một trong số ít loài cá thực sự chớp mắt.

Tiến hóa trong chớp mắt

Theo dõi quá trình tiến hóa của chớp mắt là điều khó nói nhất vì mô mềm xung quanh mắt không tồn tại trong hồ sơ hóa thạch. Nhưng vì cá thòi lòi phát triển vây độc lập với các loài động vật khác, nên loài cá này mang đến cơ hội duy nhất để kiểm tra cách thức và lý do tại sao khả năng này phát triển, gần giống như một phòng thí nghiệm tự nhiên sống động.

Cá thòi lòi thở, kiếm ăn, giao tiếp xã hội và phát triển trên cạn miễn là chúng ở gần nước hoặc bùn ướt. Những con cá này được cho là đã tiến hóa lần đầu tiên vào khoảng 140 triệu năm trước, vào khoảng thời gian Trái đất nhìn thấy một số loài chim, hoa và nhiều sinh vật khác mà hậu duệ của chúng sống cùng chúng ta ngày nay.

Mắt của cá thòi lòi lồi ra khỏi đỉnh đầu, giống như mắt ếch, và thời gian chớp mắt của chúng kéo dài bằng thời gian chớp mắt của con người. Với tầm nhìn toàn cảnh xung quanh, cá thòi lòi có thể sử dụng khả năng thích nghi hữu ích này để theo dõi cả những kẻ săn mồi dưới biển và trên cạn, điều này khiến chúng không quá khác biệt so với hầu hết các loài lưỡng cư.

Để hiểu làm thế nào cá thòi lòi phát triển khả năng chớp mắt, các nhà nghiên cứu tại Đại học Penn State và Seton Hill đã phân tích hành vi này bằng video tốc độ cao và so sánh giải phẫu của cá thòi lòi với loài cá nước không chớp mắt có họ hàng gần.

Sự so sánh về mặt giải phẫu này cho thấy rằng để chớp mắt, con cá sẽ thụt mắt vào hốc trong giây lát, nơi chúng được bao phủ bởi một lớp màng co giãn gọi là “cốc da”.

Brett Aiello, trợ lý giáo sư sinh học tại Đại học Seton Hill, cho biết: “Những cái nhấp nháy ở cá thòi lòi dường như đã tiến hóa thông qua việc tổ chức lại các cơ hiện có đã thay đổi đường hoạt động của chúng và cũng bởi sự tiến hóa của một mô mới, lớp da”.

“Đây là một kết quả rất thú vị vì nó cho thấy rằng một hệ thống rất cơ bản hoặc cơ bản có thể được sử dụng để điều khiển hành vi phức tạp. Bạn không cần phải thay đổi nhiều thứ mới để thay đổi hành vi mới này—cá thòi lòi chỉ mới bắt đầu sử dụng những gì họ đã có theo một cách khác.”

Giống như con người và các động vật chớp mắt khác, cá thòi lòi chớp mắt thường xuyên hơn khi bị khô mắt. Điều này là để làm ướt mắt, điều này không có gì bất thường cho đến nay. Nhưng điều khá kỳ lạ và rất thú vị là cá có hành vi nhìn bằng mắt này mặc dù thực tế là chúng không có bất kỳ tuyến hoặc ống dẫn nước mắt nào.

Aiello cho biết: “Trong khi nước mắt của chúng ta được tạo ra bởi các tuyến quanh mắt và trên mi mắt, thì cá thòi lòi dường như trộn chất nhầy từ da với nước từ môi trường của chúng để tạo ra một màng nước mắt.

Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã kiểm tra xem liệu những tay đua bùn có chớp mắt để tránh chấn thương mắt có thể xảy ra hay không và liệu việc chớp mắt có làm sạch bụi hoặc mảnh vụn trong mắt cá hay không. Trong cả hai trường hợp, câu trả lời là “có.”

Từ biển vào đất liền

Những thủy thủ bùn đáng kinh ngạc còn được biết đến với những chiếc vây béo có thể gấp đôi các chi, chúng dùng để đẩy mình qua vùng bùn lầy, nhảy từ bể này sang bể khác. Kết hợp với đôi mắt nhấp nháy của chúng, điều này làm cho cá thòi lòi rất giống với loài động vật bốn chân đầu tiên bò từ đại dương vào đất liền hơn 375 triệu năm trước.

Ngoài chớp mắt, quá trình chuyển đổi hoành tráng này từ cuộc sống dưới nước lên trên cạn bao gồm một loạt các thích ứng cần thiết do áp lực chọn lọc gây ra. Một nghiên cứu năm 2020 của các nhà sinh vật học tiến hóa tại Đại học Harvard nghiên cứu hóa thạch động vật bốn chân cổ đại cho thấy rằng động vật bốn chân đầu tiên giữ lại nhiều đặc điểm dưới nước, chẳng hạn như mang và vây đuôi, đồng thời các chi có thể đã tiến hóa trong nước trước khi động vật bốn chân thích nghi với cuộc sống trên cạn.

Thomas Stewart, trợ lý giáo sư sinh học tại Penn State cho biết: “Sự chuyển đổi sang cuộc sống trên cạn đòi hỏi nhiều thay đổi về mặt giải phẫu, bao gồm những thay đổi về cách kiếm ăn, vận động và hít thở không khí”.

“Dựa trên thực tế là những con đom đóm, loài tiến hóa hoàn toàn độc lập với tổ tiên cá của chúng ta, có nhiều chức năng giống như đèn flash trong dòng dõi của chúng ta, chúng tôi nghĩ rằng chúng có khả năng là một số đặc điểm tiến hóa khi động vật bốn chân đang thích nghi. sống trên cạn.”

Những phát hiện xuất hiện trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia.