Đồng tiến hoá là khi hai loài tác động lên nhau đủ mạnh để mỗi loài trở thành áp lực chọn lọc của loài kia, và cả hai cùng thay đổi qua nhiều thế hệ. Ví dụ đẹp nhất nằm ở quan hệ giữa hoa và loài thụ phấn: bông lan có cựa mật dài cả gang tay ở Madagascar và con bướm đêm có vòi dài tương xứng, hay cây sung với loài ong nhỏ xíu chỉ sống được bên trong quả sung.
Đồng tiến hoá không chỉ là "hai loài sống chung". Điểm cốt lõi là thay đổi ở loài này tạo ra chọn lọc ở loài kia, và ngược lại, như hai người cứ phải điều chỉnh bước theo nhau.
Bông lan khiến Darwin đưa ra một lời tiên đoán
Năm 1862, Darwin xuất bản một cuốn sách về cách các loài lan được côn trùng thụ phấn. Trong đó, ông bàn về một bông lan trắng hình sao từ Madagascar, sau này được gọi phổ biến là lan sao chổi hay lan Darwin. Điểm lạ của nó là chiếc cựa mật: một ống xanh mảnh, dài khoảng 30 cm, thòng xuống từ bông hoa, và mật chỉ đọng ở đoạn đáy ống.
Darwin suy luận: phải có một loài bướm đêm ở Madagascar có vòi dài gần bằng chiếc cựa đó, nếu không thì không gì hút được mật, và hoa không được thụ phấn. Thời đó, chưa ai biết loài bướm như vậy. Nhiều người coi đây là một suy đoán táo bạo. Vài năm sau, Alfred Russel Wallace cũng viết ủng hộ, cho rằng đó có thể là một loài bướm nhân sư, họ bướm đêm có vòi dài cuộn lại như lò xo.
Bốn mươi năm sau
Năm 1903, hai nhà côn trùng học Walter Rothschild và Karl Jordan mô tả một dạng bướm nhân sư ở Madagascar có vòi dài hơn 20 cm. Họ đặt cho nó cái tên có chữ praedicta, nghĩa là "đã được tiên đoán", để ghi nhận lời đoán của Darwin. Nhưng phải tới cuối thế kỷ 20, các nhà nghiên cứu mới tận mắt ghi nhận loài bướm này hút mật ở lan sao chổi ngoài tự nhiên, và về sau mới có hình ảnh quay được.
Câu chuyện này hay được kể như một ví dụ về sức mạnh dự đoán của thuyết tiến hoá: hiểu cơ chế, người ta đoán được sự tồn tại của một sinh vật chưa ai từng thấy.
Vì sao cựa và vòi cứ dài mãi ra
Hãy nghĩ theo góc nhìn của bông lan. Bướm đêm thò vòi xuống hút mật. Nếu cựa ngắn hơn vòi, bướm hút được mật mà đầu không cần ép sát vào hoa, phấn hoa không dính lên người nó. Hoa mất mật mà không được thụ phấn. Nếu cựa dài hơn vòi một chút, bướm phải ấn sát đầu vào hoa để với tới, và phấn hoa dính vào gốc vòi. Vậy bông lan cựa dài hơn có lợi.
Giờ nghĩ theo góc nhìn của bướm. Bướm có vòi dài hơn hút được nhiều mật hơn ở những bông cựa dài. Vậy bướm vòi dài có lợi.
Hai lực này đẩy nhau. Cựa dài ra một chút thì chọn lọc ưu ái bướm vòi dài, bướm vòi dài ra thì chọn lọc lại ưu ái cựa dài hơn nữa. Đây chính là mô hình mà Darwin hình dung, và các nghiên cứu sau này trên một số loài hoa ở Nam Phi, nơi người ta đo được độ dài ống hoa và vòi côn trùng ở nhiều vùng khác nhau, cho thấy hai số đo này thường đi cùng nhau từ vùng này sang vùng khác. Cũng có nhà khoa học cho rằng ở nhiều trường hợp, hoa thích nghi theo côn trùng có sẵn nhiều hơn là hai bên cùng đẩy nhau; mức độ "cùng nhau" thật sự vẫn được tranh luận theo từng ví dụ.
Cây sung và ong sung: sống trong lòng quả
Ở Việt Nam, sung, đa, si, vả, đề đều thuộc chi Ficus. Cái ta gọi là "quả sung" thật ra là một cụm hoa lộn trong ra ngoài: hàng trăm bông hoa nhỏ xíu mọc ở mặt trong của một túi tròn, chỉ có một lỗ nhỏ ở đỉnh thông ra ngoài. Không con ong hay bướm thông thường nào chạm được vào những bông hoa đó.
Người thụ phấn duy nhất là những con ong sung bé hơn hạt gạo. Vòng đời của chúng gắn chặt với quả sung:
- Ong cái mang phấn hoa chui qua lỗ nhỏ ở đỉnh quả. Lối vào hẹp đến mức cánh và râu của nó thường bị tuột ra.
- Bên trong, nó đi quanh, rải phấn lên các bông hoa cái và đẻ trứng vào một phần trong số đó. Sau đó nó chết trong quả, phần thân nhỏ xíu được cây phân giải.
- Những bông hoa được thụ phấn mà không có trứng ong thì thành hạt. Những bông có trứng thì nuôi ấu trùng ong.
- Ong đực nở trước, không có cánh, đi tìm và giao phối với ong cái ngay trong quả, rồi đục lỗ ra ngoài.
- Ong cái nở sau, lúc này hoa đực trong quả vừa chín phấn. Nó mang phấn bay đi tìm một quả sung non khác, bắt đầu vòng mới.
Cây không thể có hạt nếu thiếu ong, ong không thể sinh sản nếu thiếu cây. Đây là quan hệ hỗ sinh bắt buộc. Theo các nghiên cứu phân tích ADN, mối quan hệ giữa hai nhóm này đã kéo dài hàng chục triệu năm.
Mỗi loài sung một loài ong?
Từng có thời người ta tin rằng mỗi loài trong chi Ficus, với hàng trăm loài trên thế giới, có đúng một loài ong riêng. Các nghiên cứu ADN gần đây cho thấy bức tranh phức tạp hơn: nhiều loài sung có hai loài ong trở lên, và có loài ong thụ phấn cho vài loài sung. Quy tắc "một đối một" vẫn đúng như một xu hướng chung, nhưng có nhiều ngoại lệ.
Ai giữ ai không gian lận
Quan hệ này có một mâu thuẫn ngầm: ong muốn đẻ trứng vào càng nhiều hoa càng tốt, cây muốn giữ phần lớn hoa để làm hạt. Có những giả thuyết về cách cây giữ cân bằng, ví dụ cấu trúc hoa khiến ong không với tới một phần bầu nhuỵ, hay cây làm rụng quả có ong đẻ trứng mà không thụ phấn. Ở một số loài, ong chủ động nhét phấn vào hoa, và các nghiên cứu cho thấy cây có thể "phạt" ong lười bằng cách để quả không thụ phấn rụng sớm.
Đồng tiến hoá không chỉ là hợp tác
| Kiểu quan hệ | Hai bên được gì | Ví dụ |
|---|---|---|
| Hỗ sinh | Cả hai cùng có lợi | Sung và ong sung, cây yucca và bướm đêm yucca, lan và bướm đêm |
| Kẻ săn và con mồi | Một bên lợi, một bên thiệt | Ốc vỏ dày và cua càng khoẻ |
| Ký sinh và vật chủ | Một bên lợi, một bên thiệt | Chim cu cu đẻ nhờ và chim chủ nhận ra trứng lạ |
| Cây và loài ăn lá | Một bên lợi, một bên thiệt | Cây tiết chất độc, sâu bướm tiến hoá cách giải độc |
Ở các quan hệ đối kháng, đồng tiến hoá thường được gọi là chạy đua vũ trang. Ở quan hệ hỗ sinh, nó giống một cuộc thương lượng kéo dài, mỗi bên vừa cần bên kia vừa cố giữ phần lợi về mình.
Hai loài gắn chặt thì cũng dễ cùng gặp nạn
Đồng tiến hoá tạo ra những quan hệ chuyên hoá cao, đẹp và hiệu quả. Nhưng chuyên hoá càng cao thì càng mong manh. Nếu loài ong sung của một loài sung biến mất ở một vùng, cây vẫn có thể sống tiếp nhiều năm nhưng không còn hạt để sinh ra thế hệ mới. Ngược lại, quả sung lại là nguồn thức ăn quan trọng cho rất nhiều chim, dơi, khỉ trong rừng nhiệt đới, đặc biệt vào mùa khan hiếm. Vì vậy, các nhà sinh thái học coi cây họ sung là nhóm "then chốt" ở nhiều khu rừng.
Tự quan sát quanh mình
Lần tới khi bổ một quả sung chín, hãy soi kỹ bằng kính lúp. Bạn có thể thấy những bông hoa nhỏ li ti xếp kín mặt trong, và đôi khi những lỗ nhỏ ong đã đục ra. Đó là dấu vết của một trong những quan hệ lâu đời nhất của thế giới thực vật.
Với hoa trong vườn, thử ghi lại xem loài côn trùng nào thường đến loài hoa nào: hoa ống dài thường được bướm đêm và chim hút mật ghé, hoa nông hở thường có ong và ruồi. Muốn đọc thêm, các tài liệu về sinh thái thụ phấn của các vườn thực vật lớn, hoặc chính cuốn sách về lan năm 1862 của Darwin, đều có bản tiếng Anh tra cứu được trong thư viện.
Câu hỏi thường gặp
Đồng tiến hoá là gì?
Đồng tiến hoá là khi hai loài trở thành áp lực chọn lọc của nhau và cùng thay đổi qua nhiều thế hệ. Thay đổi ở loài này tạo ra lợi thế hoặc bất lợi cho các kiểu khác nhau ở loài kia. Ví dụ quen thuộc là hoa và loài thụ phấn, kẻ săn và con mồi.
Darwin tiên đoán gì về lan sao chổi?
Năm 1862, nhìn chiếc cựa mật dài khoảng 30 cm của lan sao chổi Madagascar, Darwin đoán phải có một loài bướm đêm có vòi dài tương xứng. Năm 1903, một loài bướm nhân sư vòi rất dài được mô tả ở Madagascar và đặt tên có chữ praedicta, nghĩa là "đã được tiên đoán".
Ong sung là gì?
Ong sung là những con ong rất nhỏ thụ phấn cho cây thuộc chi Ficus như sung, đa, si. Ong cái chui vào quả sung qua lỗ nhỏ ở đỉnh, rải phấn và đẻ trứng bên trong. Cây và ong phụ thuộc hoàn toàn vào nhau để sinh sản.
Ăn quả sung có ăn phải ong không?
Quả sung có thể chứa xác những con ong rất nhỏ, nhưng chúng thường đã được enzyme của cây phân giải. Nhiều giống vả trồng để ăn quả còn ra quả mà không cần ong thụ phấn. Đây là chuyện tự nhiên, không ảnh hưởng tới việc ăn uống.
Đồng tiến hoá khác chạy đua vũ trang thế nào?
Chạy đua vũ trang là một dạng đồng tiến hoá giữa hai bên đối kháng, như kẻ săn và con mồi hay ký sinh và vật chủ. Đồng tiến hoá rộng hơn, bao gồm cả quan hệ hai bên cùng có lợi như hoa và côn trùng thụ phấn.