Tại sao hầu hết động vật có vú đều có 5 ngón tay?

Câu hỏi về động vật nghe đơn giản nhưng khiến các nhà khoa học thuộc nhiều lĩnh vực bối rối và câu trả lời vẫn chưa hoàn toàn rõ ràng.

Khoa học vẫn chưa giải thích thấu đáo tại sao hầu hết động vật có vú đều có 5 ngón tay - Ảnh: GETTY

Nhìn vào bàn chân của các động vật, từ một con mèo, một chú chó hay thậm chí là một con kangaroo, bạn sẽ nhận thấy chúng có điểm chung với bàn tay của chúng ta.

Nhiều cách lý giải về 5 ngón tay ở động vật có vú

Để trả lời câu hỏi tại sao động vật có vú có năm ngón tay, trước tiên chúng ta phải hiểu tại sao động vật có xương sống bốn chân lại có năm ngón tay.

Động vật có vú thuộc siêu lớp Tetrapoda, cũng bao gồm các loài bò sát, lưỡng cư và chim. Ngay cả những thành viên của nhóm này không có tứ chi truyền thống cũng có năm ngón tay trong bộ xương. Cá voi, hải cẩu và sư tử biển có năm ngón ở tay chèo, ngay cả khi chỉ có bốn ngón chân trở xuống.

Có một số biến thể, ví dụ như ngựa chỉ có một ngón chân và chim có một xương ngón tay hợp nhất ở cuối cánh. Tuy nhiên, các nhà khoa học đã phát hiện những loài động vật này ban đầu có tới 5 ngón tay giống như phôi thai, nhưng chúng teo đi trước khi được sinh ra.

Thomas Stewart, nhà sinh vật học tiến hóa tại bang Pennsylvania, nói rằng quá trình này phần lớn được quyết định bởi gen Hox, mã hóa các protein giúp điều chỉnh hoạt động của các gen khác, bật hoặc tắt chúng. Chúng giúp đảm bảo các bộ phận sẽ ở đúng vị trí trong cơ thể động vật khi phát triển từ phôi thai.

Thông qua quá trình này, chồi ngón tay phát triển. Tùy thuộc vào loại động vật, những chồi này có thể tiếp tục phát triển hoặc tái hấp thu. Sau đó, các tế bào xung quanh nơi các ngón tay sẽ chết, tạo ra các ngón riêng biệt.

Tuy nhiên, theo Stewart, chính xác điều này xảy ra như thế nào thì "phải thừa nhận là một vấn đề khá phức tạp". Những lời giải thích khác nhau sẽ thay đổi theo từng nhà khoa học.

Chủ đề nghiên cứu thú vị

Không ai chắc chắn năm ngón tay này xuất hiện lần đầu tiên khi nào. Theo Stewart, động vật đầu tiên được biết đến có phát triển ngón tay tiến hóa từ cá khoảng 360 triệu năm trước và có tới 8 ngón tay.

Tuy nhiên, sự tồn tại của năm ngón tay ở hầu hết các loài động vật bốn chân còn sống cho thấy đặc điểm này có thể là "sự tương đồng" - một gen, hoặc cấu trúc được chia sẻ giữa các sinh vật vì chúng có một tổ tiên chung.

Tổ tiên chung của tất cả các loài động vật bốn chân còn sống phải bằng cách nào đó đã tiến hóa để có năm ngón tay và truyền lại đặc điểm này cho thế hệ sau. Việc có một tổ tiên chung giải thích tại sao động vật có vú lại có năm ngón tay, nhưng lại không cho chúng ta biết lý do.

Một giả thuyết cho rằng theo thời gian, một gen hoặc đặc điểm sẽ trở nên ổn định hơn và ít có khả năng biến đổi hơn. Stewart đưa ra ví dụ về đốt sống cổ. Động vật có vú hầu như luôn có bảy đốt sống mặc dù con số này dường như không mang lại lợi thế cụ thể nào. Theo lý thuyết này, nếu con số đã tồn tại qua hàng triệu năm thì không có lý do gì để thay đổi.

Tuy nhiên, không phải tất cả các nhà nghiên cứu đều đồng ý với cách giải thích này. Kimberly Cooper, một nhà di truyền học phát triển tiến hóa tại Đại học California, San Diego (Mỹ), chỉ ra rằng dị tật thừa ngón hoặc có nhiều hơn 5 ngón tay xảy ra như một đột biến ở nhiều loài động vật có vú, bao gồm cả con người.

"Nếu việc hình thành ngón tay dễ dàng như vậy", Cooper hỏi, "tại sao các loài bị dị tật thừa ngón không tồn tại?". Cô cho rằng đó hẳn là do dị tật thừa ngón là một bất lợi trong quá trình tiến hóa.

Một số người suy đoán có thể là do liên kết gen. Khi các gen tiến hóa qua hàng triệu năm, một số trở nên liên kết với nhau, nghĩa là việc thay đổi một gen (số lượng ngón tay) có thể dẫn đến các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng khác. Nhưng cho đến nay, vẫn chưa có ai đưa ra bằng chứng cụ thể.

"Chúng ta có thể hỏi một câu hỏi rất đơn giản là tại sao ta không thấy nhiều hơn năm ngón, và mọi người có vẻ sẽ đi đến một câu trả lời đơn giản. Nhưng đây thực sự là một vấn đề sâu sắc, và khiến lĩnh vực nghiên cứu này thú vị", Stewart nói.