Cuộc chạy đua vũ trang tiến hoá là quá trình kẻ săn mồi và con mồi cùng thay đổi qua nhiều thế hệ: con mồi tiến hoá cách thoát mới, kẻ săn tiến hoá cách bắt mới, và vòng lặp cứ thế tiếp diễn. Khái niệm này được hai nhà sinh học Richard Dawkins và John Krebs phổ biến năm 1979. Nó giải thích vì sao trong tự nhiên có những thứ trông như "thừa": linh dương sừng nhánh chạy nhanh hơn mọi kẻ săn còn sống ở Bắc Mỹ, con kỳ nhông mang đủ độc giết nhiều người, hay con bướm đêm biết phát tiếng gây nhiễu sóng dơi.
Ý tưởng cốt lõi: không ai đứng yên được
Trong bài báo "Arms races between and within species" (1979), Dawkins và Krebs mượn hình ảnh chạy đua vũ khí giữa các quốc gia: mỗi bên cải tiến để không bị bên kia bỏ xa. Trong tự nhiên, "cải tiến" không phải do ai thiết kế, mà do chọn lọc tự nhiên: cá thể nào chạy nhanh hơn, phát hiện sớm hơn, độc hơn thì sống sót và sinh sản nhiều hơn.
Một ý tưởng gần với nó là giả thuyết Nữ hoàng Đỏ của nhà cổ sinh vật học Leigh Van Valen (1973), đặt theo câu nói của Nữ hoàng Đỏ trong Alice ở xứ sở trong gương của Lewis Carroll: ở đất nước này, phải chạy hết sức chỉ để đứng yên một chỗ. Các loài phải liên tục thay đổi chỉ để giữ được vị trí tương đối với kẻ thù và đối thủ.
Nguyên lý "bữa tối hay mạng sống"
Dawkins và Krebs đặt tên một nguyên lý quan trọng: life–dinner principle, tạm dịch "mạng sống – bữa tối". Con thỏ chạy để giữ mạng; con cáo chạy chỉ để có bữa tối. Con cáo thua thì nhịn một bữa và vẫn có thể sinh con. Con thỏ thua thì không còn cơ hội nào.
Hệ quả là chọn lọc tự nhiên thường đè nặng lên con mồi hơn lên kẻ săn. Đó là lý do trong nhiều cặp săn – bị săn, con mồi có vẻ "đi trước một bước": linh dương phát hiện báo săn từ xa, chuột nhảy nghe được tiếng cú bay gần như không tiếng động. Tuy vậy đây là xu hướng chung, không phải luật tuyệt đối; kẻ săn chuyên hoá vào một loại mồi cũng chịu áp lực rất lớn.
Những ví dụ được nghiên cứu kỹ
Kỳ nhông độc và rắn sọc
Ở miền tây Bắc Mỹ, kỳ nhông da sần (Taricha granulosa) mang độc tố tetrodotoxin — cùng loại độc trong cá nóc. Hầu hết kẻ săn ăn phải đều chết. Nhưng rắn sọc (Thamnophis sirtalis) ở một số vùng lại ăn được chúng, nhờ đột biến trên kênh natri ở cơ khiến độc tố bám kém.
Nhóm của Edmund Brodie Jr. và Edmund Brodie III đã nghiên cứu cặp này nhiều thập niên và phát hiện một bản đồ "điểm nóng": ở đâu kỳ nhông độc nhất thì rắn ở đó kháng độc mạnh nhất; ở đâu kỳ nhông ít độc thì rắn cũng ít kháng. Đó là dấu vết của một cuộc chạy đua diễn ra khác nhau theo từng vùng. Cái giá với rắn: những con kháng độc mạnh thường bò chậm hơn.
Dơi và bướm đêm
Dơi ăn côn trùng săn đêm bằng định vị tiếng vang: phát âm thanh siêu âm và nghe tiếng dội lại. Đáp lại, nhiều loài bướm đêm:
- tiến hoá tai nghe được siêu âm, vừa nghe tiếng dơi là bay lượn vòng hoặc thả rơi xuống;
- có lớp vảy cánh hấp thụ âm thanh, làm "tàng hình" một phần trước sóng dơi;
- ở một số loài bướm hổ, phát tiếng lách cách. Năm 2009, Aaron Corcoran và cộng sự chứng minh loài Bertholdia trigona dùng tiếng này để gây nhiễu định vị của dơi.
Về phía dơi, năm 2010 Holger Goerlitz và cộng sự phát hiện loài dơi barbastelle phát tiếng định vị nhỏ hơn hẳn họ hàng — một kiểu "thì thầm" để bướm đêm không kịp nghe thấy.
Ốc và cua: cuộc đua kéo dài hàng trăm triệu năm
Nhà cổ sinh vật học Geerat Vermeij nghiên cứu vỏ ốc qua hoá thạch và thấy từ kỷ Phấn trắng trở đi, vỏ ốc dày hơn, có gai, miệng vỏ hẹp hơn, đúng lúc các loài cua có càng nghiền khoẻ và cá nghiền vỏ phát triển. Ông gọi quá trình này là "leo thang" (escalation), trình bày trong cuốn Evolution and Escalation (1987).
Bóng ma của kẻ săn đã mất
Linh dương sừng nhánh (pronghorn) ở Bắc Mỹ có thể chạy khoảng 80–90 km/h trong quãng ngắn và giữ tốc độ cao trên quãng dài, nhanh hơn xa bất kỳ kẻ săn nào hiện còn ở đó — sói, chó sói đồng cỏ hay báo sư tử.
Nhà sinh học John Byers, trong cuốn American Pronghorn (1997), cho rằng đây là di sản của quá khứ: cho đến khoảng hơn mười nghìn năm trước, Bắc Mỹ có những kẻ săn rất nhanh như "báo săn châu Mỹ" (Miracinonyx) và các loài linh cẩu chạy. Khi chúng tuyệt chủng cuối kỷ băng hà, linh dương vẫn giữ tốc độ đã tiến hoá để chống lại chúng. Ông gọi đó là "bóng ma của những kẻ săn đã mất". Đây là giả thuyết hấp dẫn, được nhiều người chấp nhận, nhưng mối quan hệ cụ thể giữa linh dương và Miracinonyx vẫn còn được bàn cãi.
Cuộc chạy đua có giới hạn
Nếu cứ leo thang mãi, tại sao báo săn không chạy 200 km/h? Vì mỗi cải tiến đều có giá:
| Cải tiến | Cái giá phải trả |
|---|---|
| Thân nhẹ, chân dài để chạy nhanh (báo săn) | hàm yếu, dễ bị cướp mồi, con non dễ chết |
| Kháng độc mạnh (rắn sọc) | bò chậm hơn, dễ bị chim săn |
| Vỏ dày, nhiều gai (ốc) | tốn khoáng chất, lớn chậm, nặng nề |
| Độc tố mạnh (kỳ nhông) | tốn năng lượng sản xuất |
Ngoài ra còn giới hạn vật lý: xương, gân, cơ chỉ chịu được lực đến một mức. Cuộc đua vì thế thường dừng ở một thế cân bằng tạm thời, cho đến khi môi trường đổi khác.
Không phải lúc nào cũng là "chạy nhanh hơn"
Cuộc chạy đua không chỉ về tốc độ. Nó có thể là ngụy trang và thị lực (bọ que và chim ăn sâu), độc tố và kháng độc, tiếng gọi và đôi tai, hay hành vi như cảnh giới tập thể. Nhiều con mồi không chạy đua bằng tốc độ mà né hẳn cuộc rượt: trốn, giả chết, sống thành đàn, hay ra vẻ khó ăn bằng màu sắc cảnh báo.
Ý tưởng này còn được dùng rộng hơn sinh học: vi khuẩn và kháng sinh, virus và hệ miễn dịch, thậm chí phần mềm độc hại và phần mềm diệt virus. Nhưng cần cẩn thận khi so sánh: trong tự nhiên không có ai lên kế hoạch, mọi "cải tiến" đều do đột biến ngẫu nhiên cộng với chọn lọc qua nhiều thế hệ.
Góc nhìn hôm nay: tìm hiểu thêm
- Đọc. The Selfish Gene và The Blind Watchmaker của Richard Dawkins đều có phần về chạy đua vũ trang, viết dễ hiểu. Cuốn The Red Queen của Matt Ridley (1993) đi sâu vào giả thuyết Nữ hoàng Đỏ.
- Quan sát gần nhà. Thằn lằn, tắc kè đuổi côn trùng quanh bóng đèn ban đêm; chim chìa vôi săn sâu trên bãi cỏ; cá trong ao lao vào bầy cá con. Những cuộc rượt nhỏ ấy cũng là cùng một câu chuyện.
- Bảo tàng. Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam (Hà Nội) và Bảo tàng Hải dương học (Nha Trang) có nhiều mẫu vật về thích nghi tự vệ của động vật như ngụy trang, gai, vỏ cứng.
- Bài học. Trong một cuộc đua không có vạch đích, ai đứng yên là tụt lại. Nhưng ai chỉ biết chạy nhanh hơn mà quên cái giá phải trả cũng sẽ gặp giới hạn.
Câu hỏi thường gặp
Chạy đua vũ trang tiến hoá là gì?
Là quá trình hai loài, thường là kẻ săn và con mồi, cùng thay đổi qua nhiều thế hệ để vượt nhau: con mồi tiến hoá cách thoát, kẻ săn tiến hoá cách bắt. Khái niệm được Richard Dawkins và John Krebs phổ biến năm 1979.
Giả thuyết Nữ hoàng Đỏ là gì?
Do Leigh Van Valen đề xuất năm 1973, cho rằng các loài phải liên tục tiến hoá chỉ để giữ được vị trí so với kẻ thù và đối thủ, giống câu nói của Nữ hoàng Đỏ trong truyện Lewis Carroll: phải chạy hết sức mới đứng yên được.
Vì sao con mồi thường "nhanh" hơn kẻ săn một bước?
Theo nguyên lý "mạng sống – bữa tối", kẻ săn thua chỉ mất một bữa ăn, còn con mồi thua là mất mạng. Áp lực chọn lọc lên con mồi vì thế thường mạnh hơn. Tuy nhiên đây chỉ là xu hướng, không phải quy luật tuyệt đối.
Ví dụ nổi tiếng về chạy đua vũ trang tiến hoá?
Kỳ nhông độc và rắn sọc kháng độc ở Bắc Mỹ, dơi và bướm đêm biết gây nhiễu sóng siêu âm, vỏ ốc dày lên theo sức nghiền của càng cua qua hàng trăm triệu năm. Linh dương sừng nhánh chạy nhanh vượt mọi kẻ săn hiện nay cũng thường được nêu làm ví dụ.
Vì sao động vật không nhanh lên mãi?
Mỗi cải tiến đều có giá: chạy nhanh thì thân yếu, kháng độc thì chậm, vỏ dày thì nặng. Cơ thể còn bị giới hạn bởi sức chịu của xương, gân, cơ. Cuộc đua thường dừng ở thế cân bằng tạm thời.
