Ở Vườn quốc gia Gorongosa, Mozambique, tỉ lệ voi cái không có ngà tăng vọt chỉ trong khoảng một thế hệ voi, vì nạn săn trộm ngà trong những năm loạn lạc đã giết chọn lọc những con có ngà. Một nghiên cứu công bố trên tạp chí Science năm 2021 cho thấy đây là chọn lọc tự nhiên thật sự chứ không phải may rủi, và chỉ ra vùng gen trên nhiễm sắc thể X có liên quan. Đặc điểm này chỉ thấy ở voi cái, vì cùng biến thể gen đó dường như gây chết cho voi đực.
Chuyện gì đã xảy ra ở Gorongosa
Gorongosa nằm ở miền trung Mozambique, từng là một trong những khu bảo tồn đông thú lớn nhất miền nam châu Phi. Từ cuối thập niên 1970 tới đầu thập niên 1990, đất nước trải qua một cuộc nội chiến kéo dài. Trong những năm ấy, thú lớn trong vườn bị săn rất nặng, một phần để lấy thịt, một phần để lấy ngà voi đem bán.
Đàn voi bị thiệt hại nặng nhất. Theo các số liệu khảo sát được nhóm nghiên cứu dùng lại, số voi giảm hơn 90%, từ vài nghìn con xuống chỉ còn khoảng vài trăm. Người săn ngà nhắm vào con có ngà, con không ngà thì không đáng một viên đạn. Một bộ lọc rất mạnh, rất một chiều đã đặt lên quần thể trong khoảng mười lăm năm.
Khi chiến tranh kết thúc và vườn được phục hồi, các nhà nghiên cứu thực địa nhận ra một điều lạ: trong đàn voi cái còn sống, số con không có ngà nhiều bất thường.
Các con số: từ một phần năm tới một nửa
Nhóm của nhà sinh học Shane Campbell-Staton cùng cộng sự ở Đại học Princeton và các nhà nghiên cứu tại Gorongosa đã ghép ba nguồn dữ liệu: ảnh và phim tư liệu cũ, khảo sát voi hiện tại, và mẫu máu để giải trình tự gen. Kết quả họ công bố có thể tóm lại như sau.
| Nhóm voi cái | Tỉ lệ không ngà (ước tính) |
|---|---|
| Trước chiến tranh | khoảng 18–19% |
| Những con sống sót qua thời săn trộm | khoảng một nửa |
| Những con sinh ra sau chiến tranh | khoảng một phần ba |
Con số trước chiến tranh dựa vào tư liệu cũ nên có sai số. Nhưng khoảng cách giữa một phần năm và một nửa là quá lớn để giải thích bằng ngẫu nhiên. Nhóm nghiên cứu dựng mô hình thống kê và kết luận rằng nếu các con voi chết ngẫu nhiên, không phân biệt có ngà hay không, thì gần như không thể có bước nhảy lớn như vậy.
Tỉ lệ ở thế hệ sinh sau chiến tranh thấp hơn ở nhóm sống sót. Điều này không mâu thuẫn. Con của một mẹ không ngà không phải con nào cũng không ngà, và cha của chúng là voi đực có ngà. Quan trọng là tỉ lệ đó vẫn cao gần gấp đôi mức trước chiến tranh.
Vì sao chỉ voi cái mất ngà
Ở voi châu Phi, cả đực lẫn cái thường có ngà. Ngà thật ra là một cặp răng cửa phát triển liên tục suốt đời, phần lớn là ngà răng (dentin) với một lớp men mỏng ở đầu khi còn non. Một số ít con sinh ra không mọc ngà, chuyện này có từ trước khi con người săn ngà.
Điều khiến các nhà khoa học chú ý là ở Gorongosa, người ta gần như không thấy voi đực không ngà. Đồng thời, các mẹ không ngà sinh con cái nhiều hơn hẳn con đực, khoảng hai cái một đực, trong khi mẹ có ngà sinh xấp xỉ một một.
Hai dữ kiện này khớp với một mô hình di truyền quen thuộc: gen trội liên kết nhiễm sắc thể X, gây chết ở con đực. Cách hiểu đơn giản như sau:
- Voi cái có hai nhiễm sắc thể X. Nếu một chiếc mang biến thể "không ngà", con vật không mọc ngà nhưng vẫn sống bình thường nhờ chiếc X còn lại.
- Voi đực chỉ có một X. Nếu chiếc X duy nhất mang biến thể đó, phôi đực không phát triển được.
- Vì vậy mẹ không ngà mất khoảng một nửa số con đực, và đàn con sinh ra lệch về phía con cái.
Đây là kết luận mạnh nhất của nghiên cứu, được hỗ trợ bởi cả số liệu sinh sản lẫn dữ liệu gen. Tuy vậy, cơ chế sinh hoá cụ thể làm phôi đực chết vẫn chưa được chứng minh trực tiếp.
Hai gen ứng viên: AMELX và MEP1a
Khi so hệ gen voi có ngà và không ngà, nhóm nghiên cứu tìm vùng ADN mang dấu vết chọn lọc mạnh, tức vùng mà biến thể nào đó lan nhanh hơn mức trôi dạt ngẫu nhiên cho phép. Hai gen nổi lên là AMELX và MEP1a, cả hai đều liên quan tới sự hình thành răng ở động vật có vú.
AMELX mã hoá amelogenin, một protein quan trọng trong việc tạo men răng. Ở người, có một hội chứng hiếm liên quan tới vùng gen này, di truyền trội theo X và gây chết ở nam, trong đó người bệnh thiếu một số răng cửa bên. Sự giống nhau giữa hội chứng ở người và hiện tượng ở voi là một gợi ý thú vị, nhưng vẫn chỉ là gợi ý. Muốn khẳng định gen nào, đột biến nào gây mất ngà thì cần thêm nghiên cứu.
Đánh đổi: mất ngà là mất công cụ
Không có ngà giúp voi sống sót trước họng súng, nhưng ngà không phải đồ trang trí. Voi dùng ngà để đào tìm nước và muối khoáng, lột vỏ cây, bẻ cành, nhấc vật, và khi cần thì tự vệ. Một con voi không ngà phải xoay xở theo cách khác.
Một số nghiên cứu sau đó ở Gorongosa ghi nhận voi không ngà có thành phần thức ăn hơi khác voi có ngà, ít lột vỏ cây hơn. Nếu tỉ lệ voi không ngà cao kéo dài, cách voi tác động lên rừng thưa và đồng cỏ cũng có thể đổi theo. Voi là "kỹ sư hệ sinh thái": cây nào bị quật đổ, chỗ nào thành bãi trống phụ thuộc nhiều vào chúng. Đây là ví dụ cho thấy một thay đổi tiến hoá do con người gây ra có thể lan sang cả những loài khác.
Còn một cái giá nữa nằm ngay trong gen: mỗi mẹ không ngà mất khoảng một nửa số con đực. Một quần thể có quá nhiều mẹ như vậy sẽ sinh ít voi đực hơn, tăng trưởng chậm hơn.
Không riêng Gorongosa
Hiện tượng voi cái không ngà tăng sau thời săn trộm cũng được ghi nhận ở một số quần thể khác tại châu Phi. Trường hợp hay được nhắc là Vườn quốc gia voi Addo ở Nam Phi, nơi gần như toàn bộ voi cái không có ngà. Ở Addo, lịch sử còn phức tạp hơn: đàn voi từng bị săn còn rất ít con, nên ngoài chọn lọc còn có hiệu ứng cổ chai, tức một vài cá thể sống sót tình cờ mang gen không ngà rồi truyền cho cả đàn sau.
Voi châu Á lại khác hẳn. Voi cái châu Á vốn thường không có ngà hoặc chỉ có ngà rất ngắn, và ở một số nơi như Sri Lanka, chỉ một phần nhỏ voi đực có ngà dài. Người ta vẫn bàn luận về mức độ mà việc săn voi đực có ngà qua nhiều thế kỷ đã góp phần vào điều này, vì không có số liệu cũ đủ tin cậy để so sánh.
Đây có phải là "tiến hoá" thật không
Có người hỏi: voi không tự "mọc" thêm gen mới, chỉ là con có ngà bị giết, vậy sao gọi là tiến hoá? Câu trả lời nằm ở định nghĩa. Trong sinh học, tiến hoá là sự thay đổi tần số các biến thể di truyền trong quần thể qua các thế hệ. Biến thể "không ngà" đã có sẵn từ trước. Thứ thay đổi là tỉ lệ của nó, và thay đổi đó được truyền sang đời con. Đó chính là chọn lọc tự nhiên, chỉ khác là "môi trường" chọn lọc ở đây là con người cầm súng.
Ví dụ này còn cho thấy hai điểm hay bị hiểu sai:
- Tiến hoá không cần hàng triệu năm. Khi áp lực chọn lọc rất mạnh và biến thể đã có sẵn, tần số có thể đổi đáng kể trong vài chục năm.
- Tiến hoá không có mục đích "tốt lên". Mất ngà giúp sống sót trước người săn, nhưng làm voi kém đi ở nhiều việc khác. Chọn lọc chỉ giữ cái giúp sống và sinh sản trong hoàn cảnh lúc đó.
Góc nhìn hôm nay
Gorongosa được phục hồi từ giữa thập niên 2000 qua một chương trình hợp tác giữa chính phủ Mozambique và một quỹ bảo tồn. Số voi đã tăng trở lại. Nếu nạn săn ngà không quay lại, các nhà khoa học dự đoán tỉ lệ voi không ngà sẽ giảm dần qua nhiều thế hệ, vì mẹ không ngà sinh ít con đực hơn và không còn lợi thế sống sót. Theo dõi xem dự đoán này có đúng không là một thí nghiệm tự nhiên kéo dài hàng chục năm.
Với người đọc, câu chuyện voi không ngà là một cách nhìn khác về buôn bán ngà: thiệt hại không chỉ là số voi chết, mà còn là dấu vết để lại trong bộ gen của những con còn sống. Muốn tìm hiểu thêm, có thể đọc bài gốc "Ivory poaching and the rapid evolution of tusklessness in African elephants" trên Science năm 2021, và các bài giới thiệu của vườn quốc gia Gorongosa về chương trình nghiên cứu voi.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao voi ở Mozambique không có ngà?
Ở Vườn quốc gia Gorongosa, nạn săn trộm ngà trong những năm nội chiến giết chủ yếu voi có ngà. Voi cái mang biến thể gen không ngà sống sót nhiều hơn và truyền gen cho con. Kết quả là tỉ lệ voi cái không ngà tăng từ khoảng một phần năm lên khoảng một nửa trong nhóm sống sót.
Vì sao chỉ có voi cái không ngà?
Biến thể gen liên quan nằm trên nhiễm sắc thể X và có vẻ gây chết cho phôi đực. Voi cái có hai X nên vẫn sống khi một chiếc mang biến thể, voi đực chỉ có một X nên không sống được. Vì vậy người ta hầu như không thấy voi đực không ngà ở Gorongosa.
Voi không ngà có bất lợi gì không?
Có. Voi dùng ngà để đào tìm nước và muối khoáng, lột vỏ cây và tự vệ. Voi không ngà phải đổi cách kiếm ăn, và mẹ không ngà mất khoảng một nửa số con đực, khiến quần thể tăng trưởng chậm hơn.
Ngà voi có mọc lại được không?
Ngà là răng cửa mọc liên tục suốt đời, nên phần bị mòn hay gãy ở đầu có thể dài ra dần. Nhưng con voi sinh ra không có mầm ngà thì không bao giờ mọc ngà, vì đó là đặc điểm di truyền chứ không phải chấn thương.
Voi không ngà có chứng minh tiến hoá đang diễn ra không?
Đây là một trong những ví dụ rõ nhất về tiến hoá do con người gây ra ở động vật lớn. Tần số một biến thể di truyền đã thay đổi đáng kể trong vài chục năm, và thay đổi đó được truyền sang thế hệ sau. Đó đúng là định nghĩa tiến hoá bằng chọn lọc tự nhiên.