Bí ẩn những sinh vật “nửa đực nửa cái”

                                           Phần bên trái và bên phải của chú gà lưỡng tính

Nhìn từ bên phải, con gà của Tiến sỹ H.E.Schaef trông như bất kỳ chú gà trống bình thường nào khác, với bộ mào đỏ tươi. Nhưng nhìn từ bên trái, người ta sẽ nghĩ đó là con gà mái với vóc dáng nhỏ hơn và bộ lông kém sặc sỡ hơn.

Con gà này có những hành vi hỗn hợp khá rõ nét. Nó muốn đạp mái các con gà mái khác trong sân, nhưng đồng thời tự nó cũng đẻ ra những quả trứng nhỏ.

Khi con gà chết, Tiến sỹ Schaef định nấu vài món.

Lúc vặt lông, ông thấy rõ phần khung xương bên phải con gà to hơn nhiều so với phần bên trái.

Rồi khi mổ moi, ông nhận ra nó có cả tinh hoàn lẫn buồng trứng với một quả trứng non đã thành hình.

Trông cứ như thể có ai đó đã lấy một nửa từ con gà mái và một nửa từ con gà trống rồi cấy ghép vào nhau thành một con gà hoàn chỉnh.

Không muốn phí phạm, Schaef làm món gà bỏ lò và chén hết phần thịt.

Phần khung xương còn lại, ông giữ nguyên gửi cho bạn là nhà giải phẫu học Madge Thurlow Macklin, người đã thuật lại câu chuyện trên tạp chí Journal of Experimental Zoology hồi năm 1923.

Sự khác biệt giữa lưỡng tính và lưỡng giới

Ngày nay, người ta gọi những con vật giống con gà kể trên là những "cá thể lưỡng tính" (bilateral gynandromorphs).

Khác với những sinh vật lưỡng giới (hermaphrodites), tức là có hai giới tính trộn lẫn vào nhau, thường ở điểm bắt đầu và kết thúc của cơ quan sinh dục, những động vật lưỡng tính này được chia tách làm đôi trên toàn cơ thể: một nửa là giống đực, nửa kia là giống cái.

            Một cá thể bướm đêm Kentish lưỡng tính, phần cái bên trái, phần đực bên phải.

 Gần một thế kỷ sau khi Tiến sỹ Schaef thưởng thức bữa ăn lạ lùng, người ta đã tìm ra thêm rất nhiều trường hợp tương tự.

Đặc tính lạ lùng trên cơ thể các con vật này giúp giải thích một số bí ẩn về giới tính và cách cơ thể chúng ta phát triển.

Mặc dù câu chuyện của Tiến sỹ Schaef là một trong những báo cáo thú vị nhất, nhưng từ hàng trăm năm trước người ta đã biết đến câu chuyện kể về một sinh vật huyền thoại, vừa đực vừa cái.

Vào ngày 7/5/1752, ông M Fisher ở Newgate giới thiệu trước Hiệp hội Hoàng gia Anh một con tôm hùm trông quả là có một không hai, với "mọi bộ phận cơ thể đều được phân đôi".

                                                       Một con tôm hùm lưỡng tính

                  

Từ đó, các nhà khoa học đã tiếp tục bổ sung vào danh sách những loài động vật có thể phát triển thành cá thể lưỡng tính cua, sâu tằm, bươm bướm, ong, rắn và một số loài chim khác nhau.

Không thể nói chính xác điểm chung của những sinh vật này là gì.

Michael Clinton từ Đại học Edinburgh ở Anh ước tính xác suất trở thành cá thể lưỡng tính ở chim là từ 1 trên 10.000 cho đến 1 trên 1.000.000.

Chưa ai biết tỷ lệ tương tự trên động vật có vú là bao nhiêu.

'Bị bỏ rơi'

Không mấy ngạc nhiên, những con vật này gặp khó khăn trong việc tìm kiếm bạn tình.

                                   Con hồng tước Bắc Mỹ lưỡng tính này không có bạn tình

Năm 2008, thầy giáo trung học nghỉ hưu Robert Motz khi nhìn ra cửa sổ sau nhà ở bang Illinois, Hoa Kỳ, đã bắt gặp một con hồng tước Bắc Mỹ có phần ức chính xác là một nửa đỏ tươi rực rỡ của con trống, còn nửa kia màu xám nhạt của con mái.

Sự quan sát của ông khiến nhà điểu học Brian Peer tại Đại học Western Illinois ở Macomb, Hoa Kỳ chú ý.

"Đó là một cá thể cực kỳ hấp dẫn và rất ấn tượng," Peers nói. "Nếu chỉ nhìn từ một bên bạn sẽ nghĩ đó là một con hồng tước trống hoặc mái. Nó gần như được chia tách làm đôi một cách hoàn hảo."

Hai ông đã cùng nhau quan sát con chim trong khoảng 40 lượt khác nhau và chưa từng thấy nó cặp kè với bất kỳ một bạn tình nào.

Nó cũng không hề cất tiếng hót. "Chúng tôi thậm chí không biết là liệu nó có hót được hay không nữa," Brian Peer nói.

Những con chim khác phớt lờ nó. Sự 'bỏ rơi' này dường như là chuyện thường tình đối với các cá thể lưỡng tính. Chúng sẽ bị các con cùng loài xa lánh hoặc tấn công.

Lỗi trong quá trình phát triển phôi thai?

Suốt thời gian dài, rất nhiều người cho rằng hiện tượng này là do lỗi về gene sau khi thụ thai.

Giới tính sinh học của một con vật được quyết định bởi sự kết hợp của các nhiễm sắc thể giới tính.

Ở người, đàn ông có cặp nhiễm sắc thể XY, phụ nữ có cặp nhiễm sắc thể XX.

Cơ chế này hoạt động khác biệt ở những loài khác nhau.

Chẳng hạn, ở gà thì con trống có cặp nhiễm sắc thể ZZ, còn con mái có cặp nhiễm sắc thể ZW.

Đôi khi một tế bào bị mất đi một trong hai nhiễm sắc thể cùng cặp, gây ra những biến đổi to lớn về giới tính ở con vật đó.

Nếu phôi gà mang cặp nhiễm sắc thể ZW đang trong quá trình phát triển mà một tế bào bị mất đi nhiễm sắc thể W (tức là chỉ còn lại nhiễm sắc thể Z) thì tế bào đó sẽ thiếu gene để hình thành một con gà mái, do vậy con gà sẽ phát triển phần đặc tính của con trống.

Nếu tế bào đó được nhân lên, tất cả nhóm tế bào được hình thành từ nó sẽ đều mang nhiễm sắc thể Z tạo ra con trống.

Trong khi đó, những tế bào khác trong phôi vẫn mang nhiễm sắc thể gà mái, do đó dẫn đến việc nở ra một con gà lưỡng tính với một nửa trống (mang nhiễm sắc thể Z thay vì ZZ) và một nửa mái (mang nhiễm sắc thể ZW).

Ít nhất trên lý thuyết là vậy.

Thế nhưng vài năm trước, Clinton nhận được một cuộc điện thoại khiến ông phải xem xét lại lý thuyết trên.

Lỗi trong quá trình trứng được hình thành?

Một đồng nghiệp của ông khi đến thăm một trang trại nuôi gà đã phát hiện thấy một con gà lưỡng tính rất giống với con gà huyền thoại của Tiến sỹ Schaef ngày xưa.

Clinton kể lại: "Ông ấy gọi cho tôi và hỏi tôi có muốn lấy con gà đó không. Tất nhiên tôi nói là có."

Sau đó, nhóm của ông tìm thấy thêm hai con gà lưỡng tính khác, tất cả đều có những đặc tính pha trộn giống hệt nhau.

Tuy nhiên, khi Clinton chụp lại gene của những con gà, ông thấy các nhiễm sắc thể giới tính hoàn toàn bình thường trên toàn bộ con gà: Ở một nửa con gà có cặp nhiễm sắc thể ZW, còn ở nửa kia là cặp nhiễm sắc thể ZZ (thay vì chỉ có một nhiễm sắc thể Z).

Nói cách khác, con gà được hình thành từ hai con gà sinh đôi khác trứng, hợp nhất thành một, ngay ở chính giữa cơ thể.

Đó là một kết quả gây sửng sốt, dù ban đầu Clinton hơi thất vọng vì lý thuyết của ông đã bị chứng minh là sai.

Ông nói: "Giống nhiều nhà khoa học khác, chúng tôi nghĩ mình biết câu trả lời trước khi làm thí nghiệm."

Giờ đây, Clinton đưa ra một giả thiết khác về việc sinh ra động vật lưỡng tính.

Trong quá trình một trứng thành hình, tế bào duy nhất ban đầu sẽ loại bỏ một nửa số nhiễm sắc thể, vốn nằm trong một túi DNA gọi là "thể cực".

Tuy nhiên, ở những ca hiếm gặp, tế bào đó giữ lại cả thể cực lẫn nhân tế bào của nó.

Nếu cả hai thành phần này đều được thụ thai và tế bào bắt đầu phân chia thì mỗi bên cơ thể con gà sẽ phát triển bộ gene riêng và cả giới tính riêng.

Trường hợp này rất có thể là một dạng lỗi của quá trình tiến hoá.

Khả năng tự điều chỉnh trong thế giới tự nhiên

Từ lâu, các nhà sinh học đã biết tỉ lệ của con đực và con cái trong cùng một quần thể có thể thay đổi thích ứng với môi trường.

Trong những thời điểm khắc nghiệt, các con cái có xu hướng đẻ ra nhiều con cái hơn. Chúng sẽ có xu hướng tìm bạn tình và truyền lại DNA của con mẹ.

Một số con vẹt có thể sinh tới 20 con trống hoặc mái liền tù tì, tuỳ theo ngoại cảnh.

Trong trường hợp có một trứng giữ lại thể cực và vì thế có hai nhân tế bào, nếu chim mẹ cho phép cả hai nhân tế bào cùng được thụ thai thì trứng sẽ phát triển thành một phôi thai nửa trống nửa mái.

Bằng cách nào đó, chim mẹ loại bỏ được giới tính không mong muốn trước khi đẻ trứng, qua đó kiểm soát được giới tính của chim con.

Tuy nhiên, trong những ca hiếm gặp, nhân tế bào không mong muốn lại không bị loại bỏ, dẫn đến việc sinh ra cá thể lưỡng tính.

Kết quả thí nghiệm của Clinton cho thấy giữa loài chim và động vật có vú, giới tính phát triển theo các hướng rất khác nhau.

Với động vật có vú như chúng ta, hormon tính dục chảy trong máu chính là là yếu tố quan trọng nhất quyết định giới tính.

Điều đó giúp giải thích vì sao chúng ta không gặp nhiều cá thể lưỡng tính là động vật có vú phân chia chính xác ngay giữa cơ thể như vậy. Bất kể DNA bên trong tế bào ra sao thì chúng cũng đều 'đắm mình' trong cùng hormon và phát triển thành đặc tính của cùng một giới tính.

Tuy nhiên, việc cả hai nửa của một con chim đều phát triển độc lập cho thấy chính tế bào của cá thể chim đã tự điều chỉnh đặc tính của chúng.

Hệ quả của sự phát triển này tác động đến cả hành vi của con vật.

Trong một nghiên cứu năm 2003, tại phần não phải (phần trống) của một con chim sẻ vằn có chuỗi mạch thần kinh để nó có thể hót gù mái.

Ở phần não trái (phần mái) lại không có chuỗi mạch thần kinh này này, dù cả hai phần đều bị tác động bởi cùng loại hormone.

Chúng ta vẫn chưa thể biết liệu điều tương tự có xảy ra với tất cả các con vật lưỡng tính hay không.

Josh Jahner từ Đại học Nevada, Reno nghiên cứu những con bướm bất đối xứng tuyệt đẹp.

Image copyright Josh Jahner Image caption Những con bướm lưỡng tính với hai bên cánh khác màu nhau

Ông cho rằng việc nguyên do là bởi trứng được thụ tinh hai lần, nhưng cũng có thể là bởi những cơ chế khác.

Việc khám phá quá trình này là điều rất quan trọng bởi nó sẽ giúp chúng ta hiểu được sự kỳ diệu của quá trình sinh sản.

Ví dụ, cơ thể con vật phát triển với độ cân xứng gần như hoàn hảo, nhưng làm sao chúng có thể làm được vậy? Nghiên cứu về sự lưỡng tính có thể đem lại cho chúng ta câu trả lời.

Tác động của con người

Có thêm một cách giải thích khác nữa về khả năng gây ra sự lưỡng tính, ít ra là trong một số trường hợp.

Ở một số nơi, loài người có thể vô tình khiến cho tình trạng lưỡng tính trở nên phổ biến hơn.

Image copyright The Natural History Museum Alamy Stock Photo Image caption Chú bướm đêm tussah có hai nửa khác nhau vì lưỡng tính

Hồi tháng 4/2015, Jahner báo cáo về một sự trùng hợp kỳ lạ.

Ông nghiên cứu loài bướm Mỹ có tên là Lycaeides và chưa bao giờ thấy một cá thể lưỡng tính nào trước khi xảy ra thảm hoạ ở nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daiichi của Nhật Bản, thế nhưng đã phát hiện được tới sáu cá thể trong vòng 16 tháng sau thảm hoạ này.

"Và từ đó tôi chưa tìm thấy thêm con nào," ông nói.

Tương tự, các nhà nghiên cứu cũng tìm thấy khá nhiều bướm lưỡng tính sau thảm hoạ hạt nhân Chernobyl, khiến người ta cho rằng hàm lượng phóng xạ thấp có thể làm tăng khả năng sinh ra các con vật lưỡng tính.

"Không có cách nào để biết liệu đó có phải là nguyên nhân trực tiếp gây ra hiện tượng này hay không," Jahner nói, "nhưng đó là một sự trùng hợp kỳ lạ."

Vào lúc này, đây mới chỉ là một bí ẩn nữa liên quan đến những sinh vật đẹp đến kỳ lạ như trong truyền thuyết.

BBC