Những con kền kền mái đồng trinh ở Vườn thú San Diego đang sinh con mà không cần đến kền kền đực. Đây là hiện tượng chưa từng thấy ở loài chim này, nhưng vừa được một nhóm các nhà bảo tồn di truyền báo cáo trên tạp chí Journal of Heredity .
Theo đó, họ đã phát hiện ra hai trường hợp kền kền mái đẻ trứng, không thụ tinh mà vẫn nở ra kền kền con. Những con chim non này sao chép hoàn toàn bộ gen của chim mẹ mà không hề có bất kỳ DNA nào từ con trống, nhưng chúng vẫn được xác định là con trống.
"Đây thực sự là một phát hiện đáng kinh ngạc", tiến sĩ Oliver Ryder, giám đốc Liên minh Động vật Hoang dã Sở thú San Diego (SDZWA) cho biết. "Cả hai quả trứng đều sở hữu nhiễm sắc thể giới tính ZZ của con trống. Nhưng tất cả các nhiễm sắc thể đó được thừa hưởng hoàn toàn từ con mái là mẹ của chúng".
Một phát hiện vô tình
Khác với nhiều loài động vật bao gồm con người chúng ta sử dụng hệ nhiễm sắc thể XY, kền kền và nhiều loài chim sử dụng hệ thống nhiễm sắc thể ZW để phân biệt giới tính giữa con trống và con mái. Những con mái sẽ mang hai nhiễm sắc thể Z và W, trong khi những con trống sẽ có hai nhiễm sắc thể ZZ.
Bởi kền kền đực và kền kền mái có ngoại hình rất giống nhau, từ lâu, các nhà bảo tồn như tiến sĩ Ryder đã phải xác định giới tính của chúng dựa trên phân tích di truyền. Mục tiêu là ghép đôi những con kền kền mái với kền kền đực trong môi trường nuôi nhốt để gây giống lại loài chim sắp tuyệt chủng này.
Theo Cơ quan Quản lý Động vật Hoang Dã Hoa Kỳ, số lượng kền kền California đã giảm xuống chỉ còn 23 cá thể vào năm 1982. Tại thời điểm đó, những nhà bảo tồn ở Mỹ đã quyết định bắt nhốt tất cả chúng lại để nhân giống và bảo vệ.
Nỗ lực này được thực hiện trong suốt gần 40 năm. Đến năm 2020, số lượng kền kền California đã tăng lên được đến 504 con và được thả dần vào tự nhiên
Các mẫu vật dùng để phân tích DNA và giới tính của những con kền kền ở Vườn thú San Diego
Khi đàn kền kền gia tăng số lượng, tiến sĩ Ryder cảm thấy rằng ông cần lập một bản đồ phả hệ cho chúng để tối ưu hóa công tác nhân giống và bảo tồn. Theo đó, những con kền kền mái và trống là họ hàng gần của nhau sẽ không thể được nhốt chung để thụ tinh cho trứng của nhau.
Chính trong quá trình này, nhóm nghiên cứu của tiến sĩ Ryder đã tình cờ phát hiện ra 2 con kền kền đực thừa hưởng toàn hoàn nhiễm sắc thể ZZ từ mẹ của chúng, mà không có bất kỳ DNA nào của các con trống khác trong đàn. Điều này chứng tỏ chúng đã được nở ra từ những quả trứng không được thụ tinh – một hình thức được gọi là trinh sản chưa từng được phát hiện trên kền kền.
"Mặc dù chúng tôi chỉ đang thực hiện một khảo sát giới tính bình thường, không chủ đích tìm kiếm bằng chứng cho quá trình trinh sản, nhưng kết quả phân tích đó đã như đập vào mắt chúng tôi", tiến sĩ Ryder nói. "Những con kền kền này không có sự đóng góp di truyền từ người cha. Chúng chỉ có thông tin di truyền từ mẹ của mình".
Hiện tượng chưa từng thấy
Trinh sản (Parthenogenesis) là một hình thức sinh sản vô tính tự nhiên, trong đó, sự sinh trưởng và phát triển của phôi không cần đến tinh trùng thụ tinh. Nó thường xảy ra ở một số loài thực vật, động vật không xương sống như giun tròn, gấu nước, ong, một số loài cá, lưỡng cư và bò sát nhưng rất hiếm khi xảy ra ở chim.
Để có thể trinh sản, những con mái đồng trinh sẽ sao chép nhiễm sắc thể của chính nó lên thành 4 bản. Tiếp theo, nó lại lấy vật chất di truyền từ 4 nhiễm sắc thể, trộn lên để tạo ra 4 nhiễm sắc thể có DNA hỗn hợp thông qua quá trình gọi là tái tổ hợp.
Quá trình sinh sản hữu tính bình thường của một loài chim
Quá trình phân ly nhiễm sắc thế trong trinh sản của trứng không thụ tinh (ví dụ này là ở rắn). Trinh sản ở kền kền lần đầu tiên được quan sát thấy nhưng diễn ra theo cơ chế tương tự
Động tác xáo trộn hay sự cải tổ di truyền này để đảm bảo con cái của chúng được sinh ra sẽ có khác biệt so với mẹ mình, không phải một bản sao 1:1. Tuy nhiên, vì các nhiễm sắc thể của trứng không thụ tinh sẽ không có vật liệu di truyền mới của con trống được thêm vào, chúng sẽ giống hệt nhau theo từng cặp.
Ví dụ như trong trường hợp của những con kền kền California, chúng sở hữu cả 2 nhiễm sắc thể Z và tạo ra 2 con trống giống hệt nhau. Do đặc điểm di truyền của loài kền kền, những con mái trinh sản sẽ chỉ có thể sinh ra con trống.
Đó là bởi trinh sản hay xảy ra trong các quần thể mà số lượng con mái quá nhiều, không có chim đực và chúng cần tạo ra thêm chim đực để duy trì nòi giống. Tuy nhiên, những con kền kền mái ở Vườn thú San Diego rõ ràng là đã được ghép đôi với chim đực trong chuồng của chúng.
Các nhà khoa học vì vậy không biết tại sao những con chim mái lại từ chối chim trống thụ tinh cho trứng của mình hay những con trống lại không làm vậy. Điều này khiến tiến sĩ Ryder tự hỏi liệu loài chim này có đang tiến hóa bằng cách nào đó để ưu tiên trinh sản hơn hay không?
Trong tự nhiên, trinh sản có thể gây ra những hậu quả di truyền nặng nề hơn cả giao phối cận huyết, bởi nó sẽ làm mất khoảng 1/3 sự đa dạng di truyền trong thế hệ con cái. Những thế hệ con con trinh sản đến một ngưỡng nào đó sẽ tự nhiên bị vô sinh và không còn có thể đẻ con được nữa. Hoặc các kết hợp di truyền kì dị sẽ khiến chúng chết non trước tuổi trưởng thành để có thể giao phối.
Một con kền kền California quý hiếm tại Vườn thú San Diego.
Rõ ràng, đây sẽ là điều mà các nhà bảo tồn như tiến sĩ Ryder cần chú ý trong quần thể kền kền California của mình. Tuy nhiên, ông cho biết những con kền kền đực sinh ra từ trứng trinh sản cho tới lúc này vẫn kết đôi với kền kền mái và sinh ra hơn 35 con kền kền khác.
Hai con mái trong số kền kền con của chúng tiếp tục có dấu hiệu trinh sản. Tiến sĩ Ryder cho biết phần nào sẽ vẫn có những đặc điểm kém thuận lợi được di truyền lại từ hình thức sinh sản này. Nhưng có vẻ ở thời điểm hiện tại, nó chưa đáng chú ý lắm.
"Bạn biết đấy, có chăng chỉ là những con kền kền đang không có được những gen khiến chúng trở nên xinh đẹp hơn", tiến sĩ Ryder nói. Còn thực tế là đàn kền kền California vẫn khỏe mạnh và đang gia tăng dân số. Đó hẳn là một dấu hiệu tốt cho cả loài vật này và các nhà bảo tồn.
Tham khảo Nytimes , Businessinsider