Trong thế giới tự nhiên, việc chinh phục bầu trời luôn được coi là một đặc ân dành cho chim và côn trùng. Mặc dù chúng ta thường thấy những loài như sóc bay hay chồn bay thực hiện những cú nhảy ngoạn mục giữa các tán cây, nhưng về mặt vật lý, chúng chỉ đơn thuần là những "vận động viên nhảy dù" sử dụng màng da để lướt đi nhờ trọng lực.
Chỉ duy nhất bộ Cánh tay (Chiroptera), hay loài dơi, là nắm giữ khả năng bay động lực - một kỳ tích tiến hóa cho phép chúng tạo ra lực đẩy để đối đầu trực diện với sức cản không khí.
Từ "bàn tay" leo trèo đến đôi cánh khí động học
Khác với loài chim vốn có các xương chi trước hợp nhất để tạo độ cứng cho đôi cánh lông vũ, dơi lại chọn một hướng đi hoàn toàn khác: biến bàn tay thành đôi cánh. Nếu bóc tách lớp màng da, chúng ta sẽ thấy một bộ xương giống hệt bàn tay người nhưng với các ngón tay được kéo dài đến mức cực đoan. Cấu trúc này không phải là một sự xuất hiện đột ngột mà là kết quả của hàng triệu năm điều chỉnh.
Dựa trên bằng chứng hóa thạch từ loài Onychonycteris finneyi sống cách đây 52,5 triệu năm, các nhà khoa học phát hiện ra rằng tổ tiên của dơi từng là những kẻ leo trèo điêu luyện với móng vuốt trên cả năm ngón tay.
Quá trình tiến hóa sau đó đã ưu tiên việc kéo dài các ngón để nâng đỡ màng cánh, đồng thời chuyển đổi từ lối sống leo trèo sang bay lượn. Điều thú vị là khả năng bay đã xuất hiện trước khi dơi phát triển hệ thống định vị bằng tiếng vang (sonnar) tinh vi như ngày nay.
"Lỗi" lập trình gene tạo nên phép màu
Một trong những câu hỏi hóc búa nhất là làm thế nào dơi có được lớp màng giữa các ngón tay trong khi hầu hết động vật có vú khác đều có ngón tay tách rời? Câu trả lời nằm ở một giai đoạn ngắn ngủi trong bụng mẹ. Ở phôi người hay chuột, các tế bào giữa ngón tay sẽ tự hủy diệt (quá trình chết tế bào theo chương trình - Apoptosis) để tạo ra các kẽ ngón.
Tuy nhiên, ở loài dơi, quá trình này bị "đình chỉ" hoàn toàn. Các nghiên cứu di truyền chỉ ra rằng phôi dơi sản sinh ra một loại protein đặc biệt tên là Gremlin. Loại protein này đóng vai trò như một "người gác cửa", ngăn chặn các tín hiệu ra lệnh cho tế bào phải chết.
Kết quả là lớp màng sinh học này được giữ lại, phát triển thành một phần không thể thiếu của đôi cánh sống. Đây không phải là sự tạo ra một cơ quan mới từ con số không, mà là sự bảo tồn một mô vốn dĩ phải biến mất theo quy luật thông thường của lớp thú.
Đôi cánh sống và khả năng cơ động bậc thầy
Sự vượt trội của dơi so với chim nằm ở cấu trúc "sống" của đôi cánh. Màng cánh dơi không phải là một tấm màng vô hồn mà là một cơ quan phức tạp chứa đầy mạch máu, cơ bắp và hàng ngàn thụ thể xúc giác gọi là tế bào Merkel.
Kết nối với những sợi lông siêu nhỏ trên bề mặt cánh, các tế bào này cho phép dơi cảm nhận được những thay đổi nhỏ nhất của luồng không khí xung quanh. Khả năng cảm nhận khí động học này vượt xa loài chim, giúp dơi có thể thực hiện những cú ngoặt gấp, nhào lộn hoặc bay ở tốc độ thấp với độ chính xác tuyệt đối.
Việc dơi là loài động vật có vú duy nhất bay được cho thấy cái giá của sự tiến hóa là cực kỳ đắt đỏ. Nó đòi hỏi sự phối hợp hoàn hảo giữa cấu trúc xương, sự điều tiết gene chính xác và một hệ thống cảm giác nhạy bén. Dù tương lai có thể xuất hiện thêm những loài thú biết bay khác, nhưng dơi chắc chắn vẫn sẽ là "kiến trúc sư" vĩ đại nhất của bầu trời trong gia đình động vật có vú.
Đức Khương