Chọn lọc giới tính là kiểu chọn lọc trong đó đặc điểm được giữ lại vì giúp cá thể giành được bạn đời, chứ không phải vì giúp sống sót. Nó giải thích vì sao nhiều con đực có đuôi dài vướng víu, màu sắc chói lọi dễ bị phát hiện, hay sừng gạc nặng nề. Những thứ đó có thể làm con vật chết sớm hơn, nhưng nếu chúng giúp có nhiều con hơn thì chúng vẫn lan ra trong quần thể.
Hai thí nghiệm ngoài thực địa đã biến ý tưởng này từ suy luận thành điều đo được: một ở đồng cỏ Kenya với chim goá phụ đuôi dài, một ở những con suối của Trinidad với cá bảy màu.
Câu đố khiến Darwin đau đầu
Thuyết chọn lọc tự nhiên giải thích rất gọn vì sao mắt đại bàng tinh, vì sao lông gấu Bắc Cực dày. Nhưng nó gặp khó trước đuôi chim công: một cái đuôi dài, nặng, sặc sỡ, chẳng giúp con chim bay nhanh hơn hay kiếm ăn giỏi hơn, mà còn làm nó dễ bị thú săn để ý. Trong thư từ, Darwin từng thú nhận rằng nhìn chiếc lông đuôi công làm ông thấy khó chịu, vì nó như thách thức chính lý thuyết của ông.
Lời giải ông đưa ra, trình bày kỹ trong cuốn Nguồn gốc loài người năm 1871, là chọn lọc giới tính: những đặc điểm giúp cá thể thắng trong cuộc cạnh tranh giành bạn đời sẽ được truyền lại, kể cả khi chúng gây bất lợi cho việc sống sót.
Hai con đường của chọn lọc giới tính
| Cạnh tranh trong cùng giới | Lựa chọn bạn đời | |
|---|---|---|
| Ai quyết định | Các con đực đấu với nhau | Con cái chọn con đực, hoặc ngược lại |
| Đặc điểm được ưa chuộng | Vũ khí, thân hình to, sức bền | Đồ trang trí: màu sắc, tiếng hót, điệu múa |
| Ví dụ | Gạc hươu nai, thân hình khổng lồ của hải cẩu voi đực, sừng bọ hung | Đuôi công, lông chim thiên đường, tiếng hót chim, màu cá bảy màu |
Vì sao thường là con đực cạnh tranh, con cái chọn lựa? Ở phần lớn loài, con cái đầu tư cho con nhiều hơn: trứng lớn và ít, mang thai, ấp, cho bú. Con đực đầu tư ít hơn và có thể giao phối nhiều lần. Bên đầu tư nhiều trở thành "tài nguyên hiếm", bên kia phải cạnh tranh. Ở những loài mà con đực ấp trứng và nuôi con, như vài loài chim dẽ nhỏ có tên phalarope hay cá ngựa, vai trò có khi đảo ngược: con cái sặc sỡ hơn và cạnh tranh nhau.
Thí nghiệm cắt dán đuôi chim ở Kenya
Chim goá phụ đuôi dài sống ở đồng cỏ châu Phi. Con đực mùa sinh sản đen tuyền với vệt đỏ cam trên vai và chiếc đuôi dài khoảng nửa mét, dài hơn thân nhiều lần. Khi bay, nó trông như một dải băng đen lượn trên ngọn cỏ. Con cái nhỏ, nâu xám, đuôi ngắn.
Đầu thập niên 1980, nhà sinh học Thuỵ Điển Malte Andersson làm một thí nghiệm đơn giản mà thông minh ở Kenya, công bố năm 1982. Ông bắt các con đực đã có lãnh thổ và chia thành nhiều nhóm:
- Một nhóm bị cắt ngắn đuôi.
- Một nhóm được dán phần đuôi cắt ra đó vào đuôi mình, thành đuôi dài hơn hẳn bình thường.
- Các nhóm đối chứng bị bắt, cắt rồi dán lại đúng chỗ, hoặc chỉ bắt rồi thả, để chắc rằng việc bị bắt và bị cắt dán không tự nó gây khác biệt.
Rồi ông đếm số tổ mới mà con cái làm trong lãnh thổ của từng con đực. Kết quả: con đực được nối đuôi dài thu hút nhiều tổ hơn các nhóm khác, con đực bị cắt đuôi thu hút ít hơn. Con cái thật sự thích đuôi dài hơn, kể cả dài hơn mức tự nhiên.
Thí nghiệm này quan trọng vì nó tách được tác động của cái đuôi khỏi mọi thứ khác. Nếu chỉ quan sát rằng con đực đuôi dài có nhiều bạn đời, có thể chúng chỉ đơn giản là khoẻ hơn, giữ lãnh thổ tốt hơn. Cắt và dán đuôi trên cùng những con chim cho thấy chính cái đuôi tạo ra khác biệt.
Cá bảy màu ở Trinidad: hai lực kéo ngược nhau
Cá bảy màu, loài cá cảnh quen thuộc ở Việt Nam, có quê ở các con suối của Trinidad và vùng đông bắc Nam Mỹ. Con đực có những mảng màu cam, xanh, đen, lấp lánh rất khác nhau giữa các cá thể. Con cái màu xám nhạt.
Nhà sinh thái học John Endler bắt đầu nghiên cứu chúng từ thập niên 1970 và để ý một điều: cùng một loài, nhưng cá đực ở các đoạn suối khác nhau có màu khác nhau rõ rệt.
- Ở hạ lưu, nơi có loài cá săn mồi lớn, cá đực có ít đốm màu và đốm nhỏ.
- Ở thượng nguồn, phía trên các thác nước mà cá săn mồi lớn không vượt qua được, chỉ có loài cá nhỏ ít nguy hiểm, cá đực rực rỡ hơn hẳn.
Giả thuyết của Endler: cá cái thích con đực sặc sỡ, nên chọn lọc giới tính kéo màu sắc lên. Nhưng cá săn mồi cũng dễ thấy con đực sặc sỡ, nên chọn lọc tự nhiên kéo màu xuống. Màu sắc ở mỗi đoạn suối là điểm cân bằng giữa hai lực.
Thử nghiệm bằng cách chuyển cá
Để kiểm tra, Endler làm thí nghiệm cả trong bể lớn lẫn ngoài suối thật. Ông chuyển một nhóm cá bảy màu từ đoạn suối có nhiều cá săn mồi lên một nhánh suối phía trên thác, nơi trước đó không có cá bảy màu và chỉ có loài cá nhỏ ít nguy hiểm. Chỉ sau vài năm, tức khoảng mười mấy thế hệ cá, những con đực ở nơi mới đã có nhiều đốm màu hơn và đốm to hơn so với quần thể gốc.
Đây là một trong những ví dụ đẹp nhất cho thấy tiến hoá có thể đo được trong khoảng thời gian một đề tài nghiên cứu, và cho thấy chọn lọc giới tính cùng chọn lọc tự nhiên có thể kéo ngược chiều nhau.
Vì sao con cái lại thích những thứ "vô dụng"
Đây là phần còn tranh luận nhiều nhất, và có thể cả ba giải thích dưới đây đều đúng một phần, tuỳ loài.
Giả thuyết tháo chạy của Fisher
Nhà thống kê và di truyền học Ronald Fisher đưa ra ý tưởng trong cuốn sách năm 1930 của ông. Nếu ban đầu con cái hơi thích đuôi dài vì lý do nào đó, con của chúng sẽ thừa hưởng cả gen đuôi dài từ bố lẫn gen thích đuôi dài từ mẹ. Hai đặc điểm gắn với nhau và đẩy nhau đi lên, như một quả cầu tuyết lăn, cho tới khi cái đuôi dài đến mức cái giá về sống sót không chịu nổi nữa.
Nguyên lý bất lợi của Zahavi
Năm 1975, nhà sinh học Israel Amotz Zahavi đề xuất một ý tưởng ngược đời: đồ trang trí đắt đỏ là tín hiệu trung thực về chất lượng. Chỉ con đực thật sự khoẻ mới gánh nổi một cái đuôi nặng mà vẫn sống. Con yếu không thể giả vờ. Ý tưởng ban đầu bị hoài nghi, nhưng sau đó được các mô hình toán học ủng hộ.
Gen tốt và sức khoẻ
Màu đỏ, cam ở nhiều loài chim và cá đến từ sắc tố carotenoid, phải lấy từ thức ăn. Con đực có màu tươi thường là con kiếm ăn giỏi và ít bệnh. Con cái chọn màu sắc là đang chọn gián tiếp sức khoẻ. Các nghiên cứu ở cá bảy màu cũng cho thấy màu cam của con đực liên quan tới khẩu phần carotenoid.
Góc nhìn hôm nay: nhìn quanh mình bằng con mắt chọn lọc giới tính
Gà trống có mào đỏ và lông đuôi cong rực rỡ trong khi gà mái giản dị: đó là dấu vết của chọn lọc giới tính ở gà rừng, tổ tiên của gà nhà. Chim chích chòe than hót vang mỗi sáng mùa xuân để giữ lãnh thổ và gọi bạn đời. Ve sầu đực kêu suốt mùa hè còn ve cái im lặng. Đom đóm nhấp nháy theo nhịp riêng của từng loài.
Ai nuôi cá bảy màu có thể tự quan sát: đặt một bể nhỏ có cá đực màu sắc khác nhau, xem cá cái thường bơi gần con nào hơn. Đây không phải thí nghiệm khoa học chặt chẽ, nhưng đủ để thấy ý tưởng của Endler sống động thế nào.
Một lưu ý: chọn lọc giới tính ở động vật không nên dùng để suy ra cách con người nên cư xử. Hành vi của con người chịu ảnh hưởng rất lớn của văn hoá, và các loài khác nhau có chiến lược sinh sản khác nhau đến mức không có "mẫu chuẩn" nào trong tự nhiên.
Câu hỏi thường gặp
Chọn lọc giới tính là gì?
Chọn lọc giới tính là kiểu chọn lọc giữ lại những đặc điểm giúp cá thể giành được bạn đời. Nó có hai con đường: các con đực cạnh tranh trực tiếp với nhau, và con cái chọn bạn đời theo đặc điểm nào đó. Darwin trình bày ý tưởng này kỹ nhất năm 1871.
Vì sao chim công đực có đuôi dài?
Vì con cái ưa chuộng con đực có đuôi đẹp và nhiều đốm mắt, nên đặc điểm này được truyền lại dù nó làm con chim kém linh hoạt. Theo chọn lọc giới tính, lợi ích về số con bù lại bất lợi về sống sót. Vì sao con cái thích cái đuôi đó vẫn còn nhiều giả thuyết.
Thí nghiệm chim goá phụ đuôi dài chứng minh điều gì?
Malte Andersson cắt ngắn đuôi một số con đực và nối dài đuôi một số con khác ở Kenya, công bố năm 1982. Con đực được nối đuôi dài thu hút nhiều tổ của con cái hơn. Thí nghiệm cho thấy chính cái đuôi, chứ không phải yếu tố khác, khiến con cái lựa chọn.
Vì sao cá bảy màu ở mỗi con suối có màu khác nhau?
Vì hai lực kéo ngược nhau: cá cái thích con đực sặc sỡ, còn cá săn mồi dễ phát hiện con đực sặc sỡ. Nơi nhiều cá săn mồi, con đực kém màu hơn, nơi ít cá săn mồi thì rực rỡ hơn. Thí nghiệm chuyển cá của John Endler cho thấy màu sắc thay đổi chỉ sau vài năm.
Nguyên lý bất lợi là gì?
Nguyên lý bất lợi do Amotz Zahavi đề xuất năm 1975 cho rằng đặc điểm tốn kém là tín hiệu trung thực về sức khoẻ. Chỉ cá thể thật sự khoẻ mới gánh được một cái đuôi nặng hay màu sắc gây chú ý mà vẫn sống. Con cái chọn những tín hiệu đó là đang chọn chất lượng thật.