Nghiên cứu trên loài ruồi giấm Drosophila melanogaster cho thấy khi tiếp xúc với cú sốc nhiệt, các phản ứng điều hòa gen của chúng có thể được di truyền lại cho ít nhất bốn thế hệ sau, ngay cả khi môi trường đã trở lại bình thường. Phát hiện này gợi ý rằng cơ chế tương tự có thể tồn tại ở nhiều loài động vật khác.

Từ lâu, khoa học đã biết rằng những thay đổi môi trường sẽ “chọn lọc” các cá thể mang đặc điểm phù hợp hơn, chẳng hạn như khả năng chịu nhiệt. Các gen có lợi này sẽ được truyền lại cho thế hệ kế tiếp, phản ánh sự giao thoa giữa học thuyết tiến hóa của Darwin và quy luật di truyền của Mendel.

Tuy nhiên, nghiên cứu mới cho thấy quá trình này có thể diễn ra nhanh hơn nhờ cơ chế biểu hiện gen vốn giúp “bật” các gen có lợi và “tắt” những gen không còn phù hợp mà không cần thay đổi cấu trúc ADN.

Để kiểm chứng, các nhà khoa học đã thu thập ruồi giấm cái từ Phần Lan và Tây Ban Nha, hai khu vực có điều kiện khí hậu khác biệt rõ rệt. Sau khi cho chúng trải qua sốc nhiệt trong phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu theo dõi sự thay đổi di truyền, tỷ lệ sống của trứng và tốc độ phát triển của thế hệ sau.

Kết quả cho thấy cả hai quần thể đều tăng cường biểu hiện các gen giúp chúng chống chọi với cú sốc nhiệt. Loài ruồi giấm từ Tây Ban Nha vốn quen với khí hậu nóng có những phản ứng hiệu quả và “có tổ chức”. Trong khi đó, ruồi Phần Lan cũng kích hoạt các gen liên quan nhưng kém hiệu quả hơn, giống như một người chưa từng trải qua nắng nóng cực đoan dù đã biết lý thuyết ứng phó như uống nước nhưng không biết uống bao nhiêu là đủ.

Đặc biệt, trứng được đẻ ngay sau cú sốc nhiệt có tỷ lệ sống thấp hơn nhưng lại phát triển nhanh hơn. Trong môi trường khô hạn, những trứng được đẻ muộn cũng tăng tốc phát triển, có thể là chiến lược tiến hóa nhằm hoàn tất vòng đời trước khi đợt nắng nóng tiếp theo xảy ra.

Do vòng đời ngắn, ruồi giấm cho phép các nhà khoa học theo dõi nhiều thế hệ liên tiếp. Dù sự khác biệt di truyền giảm dần qua từng thế hệ khi không còn tác động nhiệt lặp lại, dấu ấn vẫn tồn tại ở biểu hiện của 23 loại gen. Đáng chú ý, các tác động này rõ rệt hơn ở quần thể ruồi Tây Ban Nha, khi hậu duệ của chúng tiếp tục phát triển nhanh trong suốt bốn thế hệ.

Theo các nhà nghiên cứu, nếu một cú sốc nhiệt đơn lẻ đã có thể để lại ảnh hưởng lâu dài như vậy thì những biến động nhiệt lặp đi lặp lại trong bối cảnh Trái đất nóng lên có thể thúc đẩy tiến hóa diễn ra với tốc độ nhanh chưa từng có. Về lâu dài, điều này thậm chí có thể khiến các quần thể cùng loài nhưng sống ở môi trường khác nhau khó giao phối với nhau.

Dù vậy, nhóm nghiên cứu cũng lưu ý rằng kết quả chưa thể dự đoán chính xác phản ứng của mọi loài, đặc biệt là động vật có vú với lịch sử tiến hóa phức tạp hơn. Tuy nhiên, theo tác giả chính Ewan Harney, nghiên cứu vẫn mang lại những gợi ý quan trọng.

“Các tác động xuyên thế hệ trong biểu hiện gen và thời gian phát triển mà chúng tôi quan sát được chứng minh rằng áp lực không chỉ chọn lọc ra những con ruồi thích nghi tốt hơn, mà còn có thể tạo điều kiện cho sự tiến hóa. Hiểu được lý do tại sao một số biến thể có thể phản ứng xuyên thế hệ tốt hơn những biến thể khác có thể là điều quan trọng trong việc xác định các quần thể gặp rủi ro khi khí hậu Trái đất tiếp tục thay đổi”, ông cho biết.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Molecular Biology and Evolution.