Bắt chước Bates là khi một loài vô hại, ăn được, mang hình dạng hoặc màu sắc giống một loài có độc hay khó ăn, nhờ vậy được kẻ săn mồi tránh luôn. Kẻ bắt chước hưởng lợi từ tiếng xấu của loài mẫu mà không tốn công làm ra chất độc. Hiện tượng mang tên nhà tự nhiên học người Anh Henry Walter Bates, người mô tả nó năm 1862 sau mười một năm sưu tầm bướm ở lưu vực sông Amazon.
Henry Walter Bates và những con bướm "sai họ"
Bates sinh năm 1825 ở Leicester, nước Anh, con một gia đình làm nghề dệt kim, phải đi làm từ năm mười ba tuổi. Ông tự học côn trùng vào buổi tối và quen Alfred Russel Wallace, một chàng trai cũng mê sưu tầm bọ cánh cứng. Năm 1848, hai người cùng xuống tàu sang Brazil, định sống bằng cách bán mẫu vật cho các nhà sưu tập ở London. Bates ở lại tới năm 1859, đi ngược dòng Amazon tới tận vùng thượng lưu và gửi về hàng nghìn loài côn trùng, trong đó rất nhiều loài khoa học chưa từng biết.
Ở những khu rừng ven sông, Bates để ý một chuyện lạ. Có những đàn bướm cánh dài, bay chậm, màu cam, đen và vàng, thuộc nhóm mà ngày nay gọi là bướm Ithomiini và Heliconius. Chúng bay lững thững giữa ban ngày như chẳng sợ ai. Lẫn trong đàn có vài con trông gần như giống hệt, nhưng khi bắt về soi gân cánh thì Bates nhận ra chúng thuộc một họ khác hẳn: họ bướm phấn Pieridae, họ hàng của những con bướm trắng, bướm vàng bình thường. Chúng là các loài Dismorphia (thời đó gọi là Leptalis), mà phần lớn họ hàng gần của chúng mang cánh trắng đơn giản.
Câu hỏi đặt ra: vì sao một con bướm phấn lại "mặc áo" của một họ bướm xa lạ? Bates để ý rằng chim ít khi đuổi bắt những đàn bướm cam đen bay chậm kia, và đoán rằng chúng có vị khó chịu. Một con bướm ngon lành mà trông giống chúng sẽ được tha. Theo thời gian, chọn lọc tự nhiên giữ lại những cá thể giống mẫu hơn một chút, rồi một chút nữa, cho tới khi bản sao gần như hoàn hảo.
Bài báo năm 1862 và lời khen của Darwin
Bates trình bày ý tưởng này trước Hội Linnean ở London cuối năm 1861, và bài viết đầy đủ được in năm 1862 trong tạp chí của hội, dưới tiêu đề về hệ côn trùng thung lũng Amazon. Năm sau, ông xuất bản cuốn The Naturalist on the River Amazons (Nhà tự nhiên học trên sông Amazon), kể lại chuyến đi cho độc giả phổ thông.
Thời điểm rất đáng chú ý: Nguồn gốc các loài của Darwin ra đời cuối năm 1859, đang bị tranh cãi gay gắt. Bắt chước Bates là một trong những minh hoạ đầu tiên cho thấy chọn lọc tự nhiên có thể tạo ra một đặc điểm rất cụ thể, đo đếm được, ở ngoài tự nhiên. Darwin viết một bài điểm sách khen công trình của Bates và về sau nhắc tới nó trong các lần tái bản Nguồn gốc các loài. Với những người ủng hộ thuyết tiến hoá thời đó, đây là bằng chứng sống: rất khó giải thích vì sao một con bướm phấn lại mang màu của bướm khác họ nếu không có một quá trình chọn lọc diễn ra qua nhiều thế hệ.
Cơ chế: kẻ săn mồi học, kẻ giả mạo hưởng lợi
Bắt chước Bates dựa trên một điều kiện quan trọng: kẻ săn mồi phải biết học. Một con chim non chưa có kinh nghiệm sẽ thử mổ đủ loại côn trùng. Khi mổ trúng một con bướm có vị đắng, gây nôn, nó ghi nhớ màu sắc ấy và lần sau tránh. Từ lúc đó, mọi con bướm mang màu tương tự đều được an toàn trước con chim này, dù là bướm độc thật hay bướm giả.
Có ba vai trong câu chuyện:
- Loài mẫu: có chất độc, vị khó chịu, hoặc có ngòi đốt. Thường mang màu nổi bật để kẻ săn mồi học nhanh.
- Kẻ bắt chước: vô hại, ăn được, nhưng giống loài mẫu.
- Kẻ bị lừa: kẻ săn mồi biết học, thường là chim, thằn lằn hoặc khỉ.
Điều thú vị nằm ở chỗ quan hệ này không cân bằng. Loài mẫu bị thiệt khi có nhiều kẻ giả mạo, vì mỗi lần chim mổ trúng một con giả mà thấy ngon, bài học "màu này đáng sợ" bị yếu đi. Kẻ bắt chước thì được lợi. Vì vậy các nhà sinh học coi đây là quan hệ ký sinh tín hiệu: kẻ giả mạo sống nhờ vào lời cảnh báo mà loài mẫu phải trả giá mới có.
Phụ thuộc tần số: giả mạo không được quá đông
Hệ quả quan trọng nhất của cơ chế trên là chọn lọc phụ thuộc tần số. Khi kẻ bắt chước còn hiếm so với loài mẫu, phần lớn lần chim mổ thử đều trúng con độc, bài học được củng cố, và kẻ giả mạo được bảo vệ tốt. Khi kẻ bắt chước đông lên, chim mổ trúng con ngon nhiều hơn, dần học rằng màu ấy "cũng ăn được", và lớp bảo vệ mỏng đi cho cả hai.
Cuối thập niên 1950, nhà sinh học người Mỹ Jane Van Zandt Brower làm một loạt thí nghiệm kinh điển: bà sơn những con sâu bột, một số được nhúng chất đắng, rồi cho chim sáo đá trong chuồng ăn với các tỉ lệ khác nhau giữa "mẫu" và "bản sao". Kết quả cho thấy bản sao được bảo vệ rõ khi còn ít, và khi loài mẫu đủ khó chịu thì bản sao vẫn được bảo vệ phần nào ngay cả khi chiếm tỉ lệ khá cao. Nói cách khác, độ "đáng sợ" của loài mẫu quyết định có bao nhiêu kẻ giả mạo được phép sống ké.
Phụ thuộc tần số giải thích một hiện tượng mà Bates và những người sau ông đều thấy: kẻ bắt chước Bates thường hiếm hơn loài mẫu, và một loài bắt chước có thể tách thành nhiều dạng, mỗi dạng giả một loài mẫu khác nhau. Nếu tất cả cùng giả một mẫu, chúng sẽ tự làm hỏng lớp bảo vệ của nhau.
Bướm phượng chỉ con cái giả dạng
Ví dụ đẹp nhất về chuyện tách dạng là các loài bướm phượng (họ Papilionidae). Ở châu Phi, con đực của loài Papilio dardanus có cánh vàng kem, đuôi dài, trông như một con bướm phượng bình thường. Con cái thì có nhiều dạng khác nhau tuỳ vùng, nhiều dạng mất đuôi và mang màu của các loài bướm độc thuộc nhóm Danainae sống cùng nơi.
Ở Việt Nam có một ví dụ gần gũi hơn: loài Papilio polytes, một loài bướm phượng cánh đen mà sâu non hay ăn lá cam, bưởi trong vườn. Con đực luôn có cánh đen với một dải đốm trắng. Con cái có vài dạng; một số dạng mang mảng đỏ và trắng giống loài bướm phượng hồng Pachliopta aristolochiae. Loài bướm hồng này khi còn là sâu ăn dây thuộc họ Mộc hương (Aristolochia), tích luỹ chất độc từ cây, nên chim tránh. Năm 2014, các nghiên cứu di truyền cho thấy việc con cái P. polytes mang dạng giả hay không được điều khiển chủ yếu bởi một vùng gen quanh gen doublesex, vốn là gen tham gia định đặc điểm giới tính ở côn trùng.
Vì sao chỉ con cái giả dạng? Câu trả lời vẫn còn bàn. Giả thuyết phổ biến có hai vế. Một là con cái mang trứng nặng, bay chậm hơn, lại phải dừng ở nhiều cây để đẻ, nên bị săn nhiều hơn và lợi ích của việc giả dạng lớn hơn. Hai là con đực có thể phải giữ màu "gốc" vì con cái dùng màu ấy để chọn bạn tình. Hai lực kéo ngược nhau, và kết quả là mỗi giới đi một hướng.
Không chỉ bướm: bảng các cặp mẫu và bản sao
Từ thời Bates tới nay, các nhà sinh học đã ghi nhận bắt chước Bates ở rất nhiều nhóm sinh vật. Dưới đây là vài cặp tiêu biểu:
| Loài mẫu (có vũ khí) | Kẻ bắt chước (vô hại) | Giống ở điểm nào |
|---|---|---|
| Bướm Ithomiini, Heliconius ở Amazon | Bướm phấn Dismorphia | Cánh dài, màu cam đen vàng, kiểu bay chậm |
| Bướm phượng hồng Pachliopta aristolochiae | Con cái một số dạng của Papilio polytes | Mảng đỏ, trắng trên nền đen |
| Ong bắp cày, ong vò vẽ | Ruồi họ Syrphidae, ngài cánh trong họ Sesiidae | Sọc vàng đen, eo thắt, có khi cả tiếng vo ve |
| Kiến | Nhện nhảy Myrmarachne, một số bọ xít non | Dáng người, cách đi, cặp chân trước giả râu |
| Rắn san hô | Rắn vua đỏ, rắn sữa ở Bắc Mỹ | Khoang đỏ, vàng, đen |
Bản sao không cần hoàn hảo, nhưng vì sao?
Nhiều loài ruồi giả ong nhìn kỹ thì giống rất kém: râu ngắn, chỉ có một đôi cánh, sọc vàng đen sai vị trí. Vậy mà chúng vẫn sống tốt. Đây là một câu hỏi mà giới nghiên cứu vẫn đang tranh luận, với vài giả thuyết:
- Mắt kẻ săn mồi khác mắt người. Thứ ta thấy là khác biệt rõ chưa chắc là thứ con chim để ý khi chỉ có một khoảnh khắc để quyết định.
- Loài mẫu đủ đáng sợ. Khi cái giá của việc mổ nhầm một con ong rất cao, chim thà bỏ qua cả những con chỉ hơi giống.
- Kẻ bắt chước quá nhỏ. Con mồi nhỏ không đáng để chim mạo hiểm, nên áp lực đòi giống hoàn hảo yếu đi.
Góc nhìn hôm nay: quan sát bắt chước ở quanh nhà
Bắt chước Bates không phải chuyện riêng của rừng Amazon. Trong vườn ở Việt Nam, người kiên nhẫn có thể tìm ra cả loài mẫu lẫn kẻ bắt chước. Những luống hoa thu hút ruồi giả ong bay lơ lửng; cây cam, cây bưởi có sâu và bướm Papilio polytes. Vài mẹo để quan sát mà không làm hại con vật:
- Chụp ảnh thay vì bắt. Phóng to ảnh để đếm cánh: ong có hai đôi cánh, ruồi chỉ có một đôi.
- Để ý cách bay: ruồi giả ong thường bay đứng một chỗ rồi lao vụt đi, khác kiểu bay của ong.
- Ghi lại nơi và giờ gặp, đưa lên các nền tảng khoa học công dân như iNaturalist để người am hiểu giúp định danh.
Người muốn đọc sâu có thể tìm cuốn The Naturalist on the River Amazons của chính Bates, có bản điện tử miễn phí vì đã hết hạn bản quyền. Các bảo tàng lịch sử tự nhiên lớn, như Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên London, có trưng bày ngăn kéo bướm minh hoạ bắt chước. Ở Việt Nam, Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam tại Hà Nội và các vườn quốc gia như Cúc Phương, Cát Tiên là nơi tốt để thấy bướm thật và hỏi người làm nghề.
Câu hỏi thường gặp
Bắt chước Bates là gì?
Là khi một loài vô hại tiến hoá để trông giống một loài có độc hoặc nguy hiểm, nhờ đó được kẻ săn mồi tránh. Kẻ bắt chước hưởng lợi mà không tốn công làm chất độc, còn loài mẫu bị thiệt vì lời cảnh báo của nó bị pha loãng.
Henry Walter Bates là ai?
Bates (1825–1892) là nhà tự nhiên học người Anh, sống và sưu tầm côn trùng ở lưu vực sông Amazon từ năm 1848 tới 1859. Ông mô tả hiện tượng bắt chước giữa các loài bướm năm 1862 và viết cuốn The Naturalist on the River Amazons.
Bắt chước Bates khác bắt chước Müller thế nào?
Trong bắt chước Bates, chỉ loài mẫu có vũ khí, kẻ bắt chước là vô hại và sống ké. Trong bắt chước Müller, cả hai loài đều có độc và cùng mang một kiểu màu, nên chúng chia nhau cái giá dạy cho kẻ săn mồi và cả hai đều có lợi.
Vì sao kẻ bắt chước Bates thường hiếm hơn loài mẫu?
Vì đây là chọn lọc phụ thuộc tần số. Khi kẻ giả mạo quá đông, kẻ săn mồi hay mổ trúng con ăn được và không còn sợ màu ấy nữa, nên lớp bảo vệ mất dần. Kẻ bắt chước chỉ được lợi khi còn ít so với loài mẫu.
Ở Việt Nam có ví dụ bắt chước Bates không?
Có. Con cái một số dạng của bướm phượng Papilio polytes, sâu ăn lá cam bưởi, giống loài bướm phượng hồng có độc. Các loài ruồi giả ong trong vườn hoa và nhện nhảy giả kiến vàng cũng là ví dụ dễ gặp.