Các dạng đối xứng có thể đã phát triển thường xuyên hơn và sau đó tồn tại theo thời gian tiến hóa. Bởi, sự đối xứng thường được tạo ra dễ dàng hơn so với bất đối xứng.
Quy luật sinh học
Trong sinh học, đối xứng thường là quy luật, thay vì ngoại lệ. Cơ thể của chúng ta có hai nửa trái và phải, sao biển tỏa ra từ một điểm trung tâm. Ngay cả cây cối, mặc dù chủ yếu không đối xứng, nhưng vẫn cho ra hoa đối xứng. Trên thực tế, sự bất đối xứng trong sinh học dường như khá hiếm.
Điều này liệu có đồng nghĩa rằng, sự tiến hóa ưu tiên cho đối xứng? Trong một nghiên cứu mới, nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế, dẫn đầu bởi Iain Johnston - Giáo sư Khoa Toán học tại Trường Đại học Bergen (Na Uy), đã giải đáp những câu hỏi này. Nghiên cứu mới được công bố ngày 11/3 trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences.
Cấu trúc đối xứng đại diện cho một phần nhỏ các dạng, ít nhất là trong hình học. Tuy nhiên, thực tế, đối xứng xuất hiện ở khắp mọi nơi trong các cơ thể sống. Sự đối xứng cũng không chỉ là do tạo hoá ban tặng các cơ thể.
Protein - bộ máy phân tử trong cơ thể, phần lớn cũng đối xứng. Song, protein thường bao gồm một loạt các bộ phận lặp lại. Cấu trúc lặp lại cũng thường thấy ở động vật. Khi nói đến sự lặp lại này, chúng ta có thể nghĩ đến loài rết.
Bởi, loài vật này có các phân đoạn cơ thể lặp lại. Lý do cho “sở thích” rõ ràng này không phải bởi thẩm mỹ. Thay vào đó, theo các nhà nghiên cứu, lý do của sự đối xứng hoàn toàn không phức tạp như những giả thiết trước đó.
Giáo sư Johnston và các đồng nghiệp đã viết trong nghiên cứu mới rằng: “Có thể rất hấp dẫn khi cho rằng, tính đối xứng và tính mô-đun hình thành từ chọn lọc tự nhiên. Chọn lọc tự nhiên có thể khiến các đặc điểm có lợi trở nên phổ biến hơn.
Bởi, những đặc điểm đó giúp mọi vật tồn tại. Tuy nhiên, chọn lọc tự nhiên chỉ có thể khiến đặc điểm có lợi trở nên phổ biến hơn hoặc loại bỏ đặc điểm có hại. Chọn lọc tự nhiên không thể buộc những cái mới hoàn toàn xuất hiện”.
Bắt nguồn từ sự đơn giản
Theo các nhà nghiên cứu, chọn lọc tự nhiên chỉ có thể củng cố ảnh hưởng của các đột biến xảy ra ngẫu nhiên. Ví dụ, loài bướm đêm có cánh màu tối. Do đó, chúng khó có thể được nhìn thấy hơn so với loài bướm đêm có đôi cánh màu sáng.
Vì vậy, những kẻ săn mồi có nhiều khả năng sẽ bỏ qua những con bướm đêm cánh đen. Tình trạng này tạo điều kiện cho nhiều loài côn trùng sống sót, sinh sản và truyền đặc điểm đó cho con của chúng. Tuy nhiên, điều đó không thể bảo đảm rằng, đôi cánh đen sẽ tồn tại ở những thế hệ sau.
Để điều đó xảy ra, một gen sẽ phải đột biến. Nếu đột biến mang lại lợi ích, nhiều khả năng nó sẽ tồn tại trong một quần thể suốt nhiều thế hệ, cho đến khi trở thành đặc điểm chung của loài.
“Hãy tưởng tượng bạn phải hướng dẫn một người bạn cách lát sàn, mà sử dụng càng ít từ vựng càng tốt. Bạn sẽ không nói rằng: “Đặt kim cương ở đây, hình chữ nhật dài ở đây, hình chữ nhật rộng ở đây”.
Thay vào đó, bạn sẽ nói điều gì đó như: “Đặt các viên gạch vuông ở khắp mọi nơi”. Công thức đơn giản, dễ dàng đó mang lại một kết quả có tính đối xứng cao”, Giáo sư Johnston dẫn chứng.
GS Johnston và các đồng nghiệp đã kiểm tra giả thuyết đơn giản này, bằng cách sử dụng mô hình tính toán. Thông qua chạy mô phỏng quá trình tiến hóa của protein, nhóm nghiên cứu phát hiện, các đột biến ngẫu nhiên có nhiều khả năng tạo ra những chuỗi di truyền đơn giản hơn, thay vì phức tạp.
Nếu những cấu trúc đơn giản đó đủ tốt để thực hiện công việc của chúng, thì chọn lọc tự nhiên có thể tiếp quản và tận dụng điều đó.
Trong các mô phỏng của nhóm nghiên cứu, cũng như trong cuộc sống, cấu trúc đối xứng thường có độ phức tạp thấp hơn nhiều so với cấu trúc phức tạp nhưng độ đối xứng thấp.
Nghiên cứu đặt ra một bước ngoặt mới cho cái gọi là “định lý con khỉ vô hạn”, vốn là một thí nghiệm tưởng như cũ trong lĩnh vực sinh học tiến hóa. Theo định lý con khỉ vô hạn, nếu cho một con khỉ gõ lên bàn phím trong thời gian vô hạn, phần văn bản được gõ ra gần như chắc chắn sẽ có nghĩa.
Thậm chí, văn bản có thể bao gồm tất cả tác phẩm của William Shakespeare. Về cơ bản, đột biến ngẫu nhiên trong ADN tương tự như việc khỉ đánh máy. Nếu có đủ thời gian (hay đủ số khỉ), chắc chắn, một số đột biến khá tài tình sẽ xuất hiện.
Tuy nhiên, vào thời điểm một con khỉ giả định tạo ra toàn bộ danh mục công việc của Shakespeare, loài vật siêng năng này có thể đã đánh máy một số lượng lớn các bài thơ ngắn.
Tương tự như vậy, nếu sinh học hoàn toàn phụ thuộc vào các hướng dẫn di truyền được tạo ra một cách ngẫu nhiên (giống như công việc của một con khỉ gõ ngẫu nhiên), thì nó sẽ tạo ra một số lượng lớn các hướng dẫn đơn giản.
Bởi, chúng sẽ xuất hiện thường xuyên hơn nhiều so với các hướng phức tạp. Các tác giả nghiên cứu kết luận, liên quan đến chọn lọc tự nhiên, sự phức tạp là không cần thiết khi có một giải pháp đơn giản.
