Dây thần kinh quặt ngược thanh quản là một nhánh thần kinh đi từ não xuống ngực, vòng qua một mạch máu lớn gần tim, rồi quay ngược lên cổ để điều khiển thanh quản. Ở người, đường vòng này dài thêm vài chục centimet. Ở hươu cao cổ, nó dài thêm vài mét, trong khi khoảng cách thẳng từ não tới thanh quản chỉ vài chục centimet. Lý do không nằm ở chức năng, mà ở lịch sử: con đường này được "vạch" từ thời tổ tiên của chúng ta còn là cá, khi chưa có cổ.
Đây là ví dụ hay được dùng để giải thích một ý quan trọng: tiến hoá không thiết kế lại từ đầu. Nó sửa dần từ cái đã có, nên cơ thể sinh vật mang theo những đường đi vòng vèo, những chỗ "chưa hoàn hảo" mà chỉ lịch sử mới giải thích được.
Con đường kỳ lạ trong cổ bạn
Thanh quản nằm ở cổ, là nơi chứa dây thanh âm. Các cơ nhỏ điều khiển dây thanh nhận tín hiệu từ não qua dây thần kinh lang thang, một dây thần kinh sọ chạy dài từ não xuống tận bụng.
Từ dây thần kinh lang thang có một nhánh tách ra để lo cho thanh quản. Đáng lẽ nó chỉ cần rẽ ngay khi đi qua cổ. Nhưng không:
- Ở bên trái, nhánh này đi xuống tận ngực, luồn dưới quai động mạch chủ, mạch máu lớn nhất uốn cong ngay trên tim, rồi quay ngược lên cổ.
- Ở bên phải, nó vòng dưới động mạch dưới đòn, cũng nằm thấp ở gốc cổ, rồi quay lên.
Chính vì đi xuống rồi quặt lên mà nó có tên "quặt ngược". Các bác sĩ phẫu thuật tuyến giáp và lồng ngực rất để ý đến nó: tổn thương dây thần kinh này có thể làm khàn tiếng. Một số bệnh ở vùng ngực, như khối u hay phình động mạch chủ, đôi khi biểu hiện đầu tiên bằng khàn tiếng vì chèn ép đúng đoạn dây vòng xuống đó.
Lời giải nằm ở cá
Hãy nhìn vào một con cá. Cá không có cổ. Tim nằm ngay sau đầu, sát các khe mang. Từ tim, các động mạch chia ra từng cặp, mỗi cặp đi qua một cung mang. Các nhánh của dây thần kinh lang thang cũng đi tới từng cung mang, mỗi nhánh nằm ngay sau động mạch của cung tương ứng. Trong một cơ thể ngắn gọn như vậy, đường đi đó hoàn toàn hợp lý.
Khi tổ tiên của động vật bốn chân lên cạn và dần có cổ, hai thay đổi lớn diễn ra:
- Tim lùi dần xuống ngực.
- Các cung mang biến đổi thành những cấu trúc khác ở vùng cổ, trong đó có thanh quản. Các động mạch cung mang được tổ chức lại thành những mạch máu lớn gần tim, như quai động mạch chủ.
Nhánh thần kinh vốn nằm "phía sau" một trong những động mạch đó vẫn giữ quan hệ ấy. Khi động mạch bị kéo xuống ngực theo tim, dây thần kinh bị kéo theo, như một sợi dây vắt qua móc treo bị kéo dài ra. Không có cách nào để dây thần kinh "nhảy" sang phía bên kia động mạch mà không đi qua những bước trung gian không hoạt động được. Thế là mỗi thế hệ, đường vòng chỉ dài thêm một chút, cho tới tận ngày nay.
Bằng chứng không chỉ từ suy luận. Trong phôi người, thứ tự hình thành của các cung động mạch và dây thần kinh lặp lại đúng bố cục kiểu cá ở những tuần đầu, rồi mới tổ chức lại. Bên phải và bên trái khác nhau cũng vì các cung động mạch hai bên tiêu biến khác nhau trong quá trình phát triển.
Hươu cao cổ: đường vòng dài nhất
Với hươu cao cổ, cổ dài khoảng hai mét. Thanh quản nằm ở đầu trên của cổ, sát đầu. Nhưng dây thần kinh quặt ngược thanh quản vẫn phải đi xuống tận ngực, vòng qua mạch máu gần tim rồi quay lên. Tổng chiều dài của nó vì thế lên tới vài mét, trong khi một nhánh rẽ thẳng chỉ cần vài chục centimet.
Các nhà giải phẫu đã mổ khám hươu cao cổ và xác nhận đường đi này từ thế kỷ 19. Gần đây hơn, nhiều cuộc giải phẫu được ghi hình để làm tư liệu giảng dạy, cho thấy rõ sợi dây mảnh chạy dọc suốt chiều dài cổ, xuống ngực rồi quay ngược lên.
Đường vòng này có gây hại gì đáng kể cho hươu cao cổ không? Có thể không nhiều. Tín hiệu thần kinh đi chậm hơn một chút, tốn thêm một ít vật liệu để nuôi sợi dây dài. Hươu cao cổ vẫn kêu được, dù không ồn ào. Điểm cốt lõi không phải là nó có hại, mà là không có lý do chức năng nào để giải thích nó, ngoài lịch sử.
Những "thiết kế chưa hoàn hảo" khác
| Đặc điểm | Chuyện gì xảy ra | Giải thích bằng lịch sử |
|---|---|---|
| Điểm mù ở mắt người | Dây thần kinh và mạch máu nằm phía trước tế bào cảm quang, rồi xuyên qua võng mạc ở một điểm không có tế bào cảm quang | Võng mạc của động vật có xương sống hình thành từ một phần của não phôi gập ra ngoài, nên bị "lắp ngược". Mắt bạch tuộc tiến hoá riêng, dây thần kinh nằm phía sau, không có điểm mù kiểu đó |
| Đường ăn và đường thở giao nhau ở họng | Thức ăn có thể lọt vào khí quản, gây sặc | Đường thở của động vật trên cạn phát triển từ một nhánh mở ra ở đường tiêu hoá của tổ tiên cá |
| Ống dẫn tinh vòng qua niệu quản | Đường đi dài hơn cần thiết | Tinh hoàn từ vị trí trong bụng di chuyển xuống dưới trong quá trình phát triển, ống dẫn bị móc vòng |
| Xương chậu nhỏ ở cá voi | Những mẩu xương nhỏ nằm trong thân, không nối với cột sống | Tổ tiên cá voi là thú bốn chân sống trên cạn; các xương này nay chủ yếu làm chỗ bám cho một số cơ |
Điểm mù ở mắt người hầu như không gây khó khăn vì não tự "lấp" chỗ trống bằng thông tin xung quanh, và hai mắt bù cho nhau. Cũng có nhà khoa học cho rằng cách sắp xếp võng mạc kiểu người có vài lợi ích riêng, như nuôi dưỡng tế bào cảm quang tốt hơn. Đây là ví dụ cho thấy "chưa hoàn hảo" không có nghĩa là "hỏng": cơ thể vẫn làm việc tốt, chỉ là theo một cách mà người thiết kế từ đầu có lẽ đã không chọn.
Tiến hoá là người thợ chắp vá
Năm 1977, nhà sinh học Pháp François Jacob, người từng nhận giải Nobel, viết một bài báo nổi tiếng so sánh tiến hoá với người thợ chắp vá chứ không phải kỹ sư. Kỹ sư bắt đầu với bản vẽ và vật liệu mới. Người thợ chắp vá dùng những gì có trong kho, sửa một chút, gắn thêm một chút, miễn là chạy được.
Lý do rất đơn giản: mỗi bước trung gian trong tiến hoá phải là một sinh vật sống được và sinh con được. Không thể có giai đoạn "tạm ngưng để sửa chữa". Một con cá không thể tháo hết mạch máu ra để lắp lại cho hợp lý trước khi lên cạn. Vì thế những quyết định từ hàng trăm triệu năm trước cứ được kéo theo, chồng lớp lên nhau.
Ý tưởng này có giá trị khoa học thật sự: nó cho phép dự đoán. Nếu mọi loài thú đều xuất phát từ tổ tiên kiểu cá, thì mọi loài thú, từ chuột, voi đến hươu cao cổ, đều phải có dây thần kinh quặt ngược đi vòng như nhau. Và quả thật, các nhà giải phẫu tìm thấy nó ở tất cả.
Góc nhìn hôm nay
Hiểu những đường vòng này giúp ích trực tiếp cho y học. Bác sĩ phẫu thuật tuyến giáp luôn phải tìm và bảo vệ dây thần kinh quặt ngược. Hiếm khi, ở bên phải, dây thần kinh không quặt mà đi thẳng tới thanh quản; đó là khi một bất thường mạch máu bẩm sinh làm mất mạch máu mà nó thường vòng qua. Ngoại lệ này lại một lần nữa xác nhận rằng đường vòng là do mạch máu, không phải do thanh quản cần.
Ai muốn đọc thêm nên tìm cuốn Your Inner Fish của Neil Shubin, giải thích rất dễ hiểu vì sao cơ thể người mang nhiều dấu vết của cá. Phần giải phẫu đầu cổ trong sách giải phẫu học cho sinh viên y cũng có hình vẽ chi tiết đường đi của dây thần kinh này.
Câu hỏi thường gặp
Dây thần kinh quặt ngược thanh quản là gì?
Đó là nhánh của dây thần kinh lang thang điều khiển phần lớn các cơ của thanh quản. Nó đi từ cổ xuống ngực, vòng dưới một mạch máu lớn gần tim rồi quay ngược lên cổ. Tổn thương dây này có thể gây khàn tiếng.
Vì sao dây thần kinh thanh quản lại đi vòng xuống ngực?
Vì ở tổ tiên cá, dây thần kinh này nằm sau một động mạch cung mang ngay gần tim. Khi động vật có cổ và tim lùi xuống ngực, động mạch bị kéo theo và dây thần kinh phải vòng theo. Đường vòng là dấu vết lịch sử, không phải vì chức năng.
Dây thần kinh quặt ngược của hươu cao cổ dài bao nhiêu?
Do cổ hươu cao cổ dài khoảng hai mét, dây thần kinh này phải đi xuống ngực rồi quay lên, tổng chiều dài lên tới vài mét. Trong khi đó, khoảng cách thẳng từ não tới thanh quản chỉ vài chục centimet.
Vì sao gọi tiến hoá là người thợ chắp vá?
Vì tiến hoá không thiết kế lại từ đầu mà sửa dần từ những gì đã có, mỗi bước trung gian phải sống được. François Jacob đưa ra hình ảnh này năm 1977. Vì vậy cơ thể sinh vật mang theo nhiều cấu trúc vòng vèo mà chỉ lịch sử tiến hoá mới giải thích được.
Mắt bạch tuộc có điểm mù không?
Mắt bạch tuộc không có điểm mù kiểu như mắt người, vì dây thần kinh nằm phía sau tế bào cảm quang. Mắt bạch tuộc và mắt người tiến hoá riêng rẽ, nên cách sắp xếp khác nhau. Đây là ví dụ về hai lời giải khác nhau cho cùng một nhu cầu nhìn.