Bọt biển có thể nằm trong nhóm sinh sản hữu tính sớm nhất, nhưng động vật đầu tiên thực sự giao phối không phải là chúng.
Trái đất có rất nhiều động vật sinh sản bằng cách giao phối như mèo, chó, chim và ong. Vậy đâu là những con vật đầu tiên làm điều này?
Bọt biển dưới đại dương là một trong những động vật sinh sản hữu tính sớm nhất. (Ảnh: Federico Cabello).
Động vật sinh sản hữu tính ngay từ khi tiến hóa, vì vậy, kẻ tiên phong cũng chính là những con vật đầu tiên xuất hiện trên Trái Đất. Giới nghiên cứu vẫn đang tìm kiếm bằng chứng trực tiếp về động vật đầu tiên, nhưng nhiều khả năng chúng xuất hiện trong vòng 800 triệu năm trở lại đây, sống dưới đại dương và trông giống như bọt biển.
Bọt biển ngày nay sinh sản bằng cách phóng tế bào trứng và tinh trùng vào nước. Các tế bào này sau đó kết hợp với nhau để tạo thành ấu trùng mới, theo website Exploring Our Fluid Earth của Đại học Hawaii.
Dù bọt biển cổ đại có thể là một trong những động vật đầu tiên sinh sản hữu tính, hành vi này đã tồn tại từ trước khi chúng xuất hiện. "Những động vật đầu tiên sinh sản hữu tính đã thực hiện hành vi này trước cả khi chúng trở thành động vật", John Logsdon, phó giáo sư sinh học tại Đại học Iowa, chia sẻ.
Để truy ra cội nguồn của sinh sản hữu tính, Logsdon tìm kiếm sự hiện diện của giảm phân, một hình thức phân chia tế bào tạo ra các tế bào sinh sản ở sinh vật nhân thực - sinh vật có nhân trong tế bào, ví dụ như động vật, thực vật và nấm. "Rõ ràng mọi sinh vật nhân thực đều có hoặc từng có khả năng thực hiện giảm phân. Suy luận hợp lý ở đây là một tổ tiên chung của tất cả chúng ta đã làm điều đó", Logsdon nói.
Vậy những sinh vật nhân thực đầu tiên xuất hiện khi nào? Theo Logsdon, câu trả lời là khoảng 2 tỷ năm trước, khi các vi khuẩn đơn giản tham gia vào một dạng trao đổi gene.
Minh họa cá da phiến kỷ Devon. (Ảnh: Nobumichi Tamura/Stocktrek Images).
Tuy nhiên, sinh sản hữu tính ở bọt biển và vi khuẩn khác xa so với hành vi giao phối mà con người và nhiều loài động vật thực hiện dựa trên sự thụ tinh bên trong. Để tìm kiếm bằng chứng cổ xưa nhất về hành vi này, giới khoa học nghiên cứu hóa thạch của những loài cá cổ đại.
"Bằng chứng cổ xưa nhất về sinh sản thông qua giao phối là từ các loài cá da phiến trong kỷ Devon (419,2 - 358,9 triệu năm trước), ví dụ như cá Microbrachius dicki", John Long, giáo sư cổ sinh vật tại Đại học Flinders, Australia, cho biết. Hóa thạch cho thấy cá M. dicki đực có cặp mấu bám để thụ tinh bên trong con cái, còn con cái có tấm sinh dục tương ứng. Long cùng nhóm nghiên cứu của mình cũng phát hiện rằng cá đực và cái sẽ bơi cạnh nhau trong quá trình giao phối, các chi giống như cánh tay của chúng nối lại với nhau.
Sinh sản hữu tính mang đến nhiều lợi ích. Đầu tiên, con non sẽ nhận được gene từ cả cha lẫn mẹ, khác với sinh sản vô tính, khi con non chỉ nhận gene của một phụ huynh. Sự pha trộn gene này giúp động vật thích nghi tốt hơn với sự thay đổi môi trường.
"Sinh sản hữu tính đồng nghĩa cấu tạo gene của con non đa dạng hơn sinh vật vô tính, vốn chỉ nhân bản chính chúng (ví dụ như sứa). Do đó, ít có khả năng toàn bộ quần thể của loài sẽ bị bệnh tật xóa sổ. Sự đa dạng lớn trong vốn gene không chỉ giúp tăng khả năng chống lại mầm bệnh mà còn giúp thích nghi với những thay đổi môi trường, bao gồm cả biến đổi khí hậu, thậm chí tăng khả năng chịu độc nếu xảy ra tình huống các vụ phun trào núi lửa làm thay đổi tính chất hóa học của nước biển", Long giải thích.