Giải thích: Tại sao 'hổ đen' lại phát ra âm thanh cảnh báo

Chúng chỉ được tìm thấy ở Simlipal. Một nghiên cứu tìm ra điều gì mang lại cho chúng kiểu sọc sẫm màu hơn— đây là kết quả của việc giao phối cận huyết trong quần thể hổ nhỏ và biệt lập của Simlipal.

Một con hổ melanistic giả bị nuôi nhốt và anh chị em thường xuyên của nó tại Công viên Sinh học Nandankanan. (Ảnh: Rajesh Kumar Mohapatra)

Một nhóm các nhà khoa học đã giải quyết bí ẩn di truyền của cái gọi là hổ đen của Simlipal. Được dẫn dắt bởi Uma Ramakrishnan và sinh viên của cô là Vinay Sagar từ Trung tâm Khoa học Sinh học Quốc gia (NCBS), Bangalore, nghiên cứu đã phát hiện ra rằng một đột biến gen đơn lẻ ở những con hổ này khiến các vằn đen mở rộng hoặc lan ra nền xám.

Hổ có hoa văn sọc sẫm đặc biệt trên nền trắng hoặc vàng nhạt. Một biến thể hoa văn hiếm gặp, được phân biệt bằng các sọc được mở rộng và hợp nhất với nhau, cũng được quan sát thấy ở cả quần thể hoang dã và nuôi nhốt. Đây được gọi là bệnh hắc tố giả, khác với bệnh hắc sắc tố thực sự, một tình trạng đặc trưng bởi sự lắng đọng cao bất thường của sắc tố melanin, một sắc tố sẫm màu.

Trong khi những con hổ hung dữ thực sự vẫn chưa được ghi lại, những con hổ dữ dội giả đã bị camera ghi lại nhiều lần, và duy nhất, ở Simlipal, khu bảo tồn hổ dài 2.750 km ở Odisha, kể từ năm 2007. Được triển khai vào năm 2017, nghiên cứu là nỗ lực đầu tiên nhằm điều tra cơ sở di truyền cho kiểu hình bất thường này (ngoại hình). Thông qua dữ liệu toàn bộ bộ gen và phân tích mối liên hệ dựa trên phả hệ từ hổ vườn thú, nghiên cứu phát hiện ra rằng bệnh hắc tố giả có liên quan đến một đột biến duy nhất ở Transmembrane Aminopeptidase Q (Taqpep), một gen chịu trách nhiệm cho các đặc điểm tương tự ở các loài mèo khác.

Tại sao hổ đen lại hiếm

Đột biến là những biến thể di truyền có thể xảy ra một cách tự nhiên, nhưng không thường xuyên, trong tự nhiên. Việc nhìn thấy hổ đen đã được tuyên bố thường xuyên ít nhất kể từ năm 1773 khi nghệ sĩ James Forbes vẽ một bức tranh màu nước ở Kerala. Các tuyên bố tương tự cũng được đưa ra từ Myanmar (1913) và Trung Quốc (1950). Năm 1993, một tấm da hổ đen không rõ nguồn gốc bị tịch thu được trưng bày tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Quốc gia Delhi.

Thật không may, những cá thể có ngoại hình khác thường đã được các thợ săn chiến tích tìm kiếm như một sự mới lạ cho đến gần đây, và có lẽ ít người sống sót đủ lâu để thiết lập huyết thống.

Một con hổ ác tính giả bị nuôi nhốt tại Công viên Sinh học Nandankanan, Bhubaneswar. (Ảnh: Rajesh Kumar Mohapatra / NBP)

Bên cạnh đó, bệnh hắc tố giả do một gen lặn (ẩn) gây ra. Một đàn con nhận được hai bản sao của mỗi gen từ cả bố và mẹ và gen lặn chỉ có thể xuất hiện khi không có gen trội. Vì vậy, hai con hổ cái kiểu hình bình thường mang gen lặn giả melanitic sẽ phải giao phối với nhau với xác suất một phần bốn để sinh ra một con màu đen.

Tuy nhiên, gen lặn rất hiếm và ít có khả năng hai con hổ không có quan hệ huyết thống sẽ mang cùng một con và truyền nó cho nhau cho một con hổ con. Trong một thế giới hổ lý tưởng, nơi các cá thể sống xa nhau không bao giờ thiếu sự lựa chọn đối tác, điều đó khiến việc kế vị hổ đen trở nên hiếm hoi.

Trong những trường hợp đặc biệt, một con hổ đen có thể thành công như một phần của quần thể sáng lập rất nhỏ (ví dụ, tối đa năm cá thể) bị buộc phải giao phối cách ly trong nhiều thế hệ, tạo cơ hội cho gen lặn thường xuyên xuất hiện. Hóa ra, đó là những gì đã xảy ra ở Simlipal.

Hình biểu diễn thể hiện cách giao phối cận huyết (bên trái trong hình) thể hiện các tính trạng lặn, không giống như việc lai tạo với một cá thể không liên quan (bên phải).

Các dị nhân Simlipal

Rất lâu trước khi ba con hổ đen bị bẫy vào máy quay vào năm 2007, Simlipal đã cung cấp hồ sơ đầu tiên được xác nhận về người đột biến vào năm 1993 khi một thanh niên bộ lạc giết một con hổ cái giả ác tính để tự vệ. Vào năm 2018, ba trong số tám con hổ của Simlipal chuyển sang màu đen.

Những con hổ giả melanistic cũng có mặt tại ba vườn thú ở Ấn Độ - Nandankanan (Bhubaneswar), Công viên Động vật Arignar Anna (Chennai) và Công viên Sinh học Bhagwan Birsa (Ranchi) - nơi chúng sinh ra trong điều kiện nuôi nhốt. Tất cả chúng đều có liên kết tổ tiên với một cá nhân từ Simlipal.

Quần thể hổ sinh sản gần nhất với Simlipal cách đó khoảng 800 km, khoảng cách xa hơn nhiều so với phạm vi nhà trung bình của hổ Bengal (20-110 km) và khoảng cách phân tán trung bình của chúng (78-124 km). Nghiên cứu lưu ý rằng các dải phân tán dài hơn 500 km đã được ghi nhận, nhưng chúng rất hiếm.

Trong khi các nghiên cứu trước đây phát hiện ba cụm di truyền chính trong hổ Ấn Độ - Trung Ấn, Nam Ấn và Tây Bắc Ấn - thì nghiên cứu hiện tại cho thấy hổ Simlipal khác biệt về mặt di truyền với các quần thể trung Ấn khác và bị ngắt kết nối ở ngưỡng phân tán 200 km.

Một gia đình hổ tại Công viên sinh học Nandankanan, Bhubaneswar, bao gồm (từ trái sang phải) mẹ (hổ cái trắng), con trai giả melanistic màu trắng, con trai giả melanistic màu cam, bố thường màu cam (ở phía sau), và con gái thường màu cam. (Ảnh: Rajesh Kumar Mohapatra / NBP)

Kết luận: Quần thể hổ nhỏ và bị cô lập của Simlipal đã dẫn đến giao phối cận huyết và kiểu hình dị thường được đặc trưng bởi các sọc rộng, hợp nhất. Sự mất đa dạng di truyền thể hiện rõ do tính dị hợp tử thấp - cơ hội thừa hưởng các dạng gen cụ thể khác nhau từ mỗi bố mẹ - ở Simlipal (28%) so với Trung Ấn (36%). Do đó, mức độ liên quan trung bình giữa các cá thể Simlipal (38%) cao hơn so với những người ở miền Trung (9%) hoặc Nam Ấn Độ (13%).

Còn về chọn lọc tự nhiên

Chọn lọc tự nhiên loại bỏ những gì yếu nhất khỏi vốn gen, và những đặc điểm của những người thành công hơn sẽ được truyền lại. Nghiên cứu cho biết mô hình Niche cho thấy tần suất xuất hiện của báo hoa mai trong các khu rừng nhiệt đới và cận nhiệt đới tối hơn so với các môi trường sống mở khô hơn. Tương tự như vậy, những chiếc áo khoác sẫm màu hơn có thể mang lại lợi thế chọn lọc trong cả việc săn bắn và tránh những kẻ săn mồi trong rừng kín rụng lá và bán thường xanh nhiệt đới của Simlipal, với lớp nền tương đối tối hơn.

Mặc dù nghiên cứu hiện tại không có đủ dữ liệu để kiểm tra giả thuyết, nhưng nó đã quan sát thấy rằng sự biến mất của hổ đen trên khắp Ấn Độ, nơi quần thể có thể lớn hơn và do đó việc chọn lọc hiệu quả hơn, đã hỗ trợ những tác động có hại của đột biến.

Một con hổ có camera giả bị mắc kẹt ở Simlipal vào tháng 1 năm 2019. (Ảnh: NTCA / WII)

Mang đi

Simlipal không phải là ví dụ duy nhất về sự tắc nghẽn nghiêm trọng trong các quần thể hổ có nguy cơ tuyệt chủng do sự chia cắt môi trường sống do con người gây ra. Trong khi sự nguy hiểm của quần thể bị cô lập, đang cạn kiệt này biểu hiện rõ rệt trong quá trình tiến hóa kiểu hình, thì những quả bom hẹn giờ vô hình có thể đang tích tụ trong các khu bảo tồn trên đảo khác.

Trong khi hổ đã hồi phục ở một số vùng của Ấn Độ, một số quần thể vẫn còn nhỏ và bị cô lập. Chúng tôi dự đoán rằng các quần thể như vậy sẽ bị trôi dạt di truyền (các sự kiện may rủi), giao phối cận huyết và suy giảm giao phối cận huyết (giảm khả năng sống sót). Nhìn chung, những quần thể như vậy có khả năng tuyệt chủng cao. Đó là một cuộc hành trình hấp dẫn để tìm hiểu thuyết phân biệt chủng tộc giả trong Simlipal. Hy vọng rằng những nghiên cứu như vậy và những hiểu biết mà họ cung cấp sẽ giúp bảo vệ tương lai của các loài có nguy cơ tuyệt chủng, Ramakrishnan của NCBS cho biết.

May mắn thay, việc đưa các gen mới vào một khu vực biệt lập, tùy thuộc vào số lượng người di cư, tần suất dòng chảy và quy mô dân số, có thể đảo ngược thiệt hại theo thời gian. Mặc dù những con hổ bằng máy bay dường như là giải pháp thuận tiện ngày nay, nhưng không có giải pháp thay thế nào để khôi phục hoặc duy trì sự kết nối tự nhiên giữa các khu rừng hổ về lâu dài.

Trong khi đó, quần thể hổ tây bắc của Ấn Độ cho thấy mối quan hệ trung bình cao hơn giữa các cá thể (46%) và dị hợp tử thấp hơn (22%) so với Simlipal thậm chí (38% và 28%). Trong khi Ranthambhore đã là một hòn đảo di truyền trong nhiều thập kỷ, anh chị em hổ đã được chọn lọc từ quần thể lai tạo này để tái tạo lại Sariska. Đó là một nghiên cứu khác đang diễn ra.

Bản tin| Nhấp để nhận những giải thích hay nhất trong ngày trong hộp thư đến của bạn

Chia Sẻ VớI BạN Bè CủA BạN: