Theo kênh CNN ngày 30/10, các nhà nghiên cứu thuộc Đại học California, Riverside, đã phát hiện loài cà chua hoang dã Solanum pennellii tại quần đảo Galápagos có thể sản sinh các hợp chất alkaloid cổ xưa, từng tồn tại trong tổ tiên của cà chua nhưng đã biến mất hàng triệu năm trước. Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications tháng 6/2025 cho thấy, thay vì bị “bỏ lại phía sau” trong tiến trình tiến hóa, loài cây này dường như đã “quay ngược” trở lại trạng thái tổ tiên.

Tiến sĩ Adam Jozwiak, nhà sinh hóa học phân tử, thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết: “Chúng tôi nghĩ rằng điều kiện môi trường khắc nghiệt ở các đảo phía tây có thể đã gây áp lực khiến loài cà chua này quay lại trạng thái ban đầu. Điều đó cho thấy tự nhiên rất linh hoạt, không phải lúc nào cũng tiến về phía trước”.

Trong quá trình phân tích hơn 30 mẫu cà chua tại các đảo khác nhau, nhóm nghiên cứu phát hiện loài Solanum pennellii ở các đảo phía tây có đặc điểm sinh hóa giống cà tím, một loài cùng họ cà đã tách biệt từ hàng triệu năm trước. Ngược lại, các giống ở đảo phía đông có hệ thống phòng vệ hiện đại hơn, cho thấy sự khác biệt giữa “tiến hóa” và “tiến hóa ngược”.

Những cây cà chua này có thân và quả sẫm màu hơn so với các giống thông thường. Theo ông Jozwiak, chỉ một thay đổi nhỏ trong cấu trúc amino acid đã khiến cây kích hoạt lại gien tổ tiên, tạo ra hợp chất cổ xưa. Khi các nhà khoa học tái tạo hiện tượng này trên cây thuốc lá biến đổi gien, họ xác nhận cơ chế hoạt động “quay ngược” tiến hóa.

Các nhà khoa học cho rằng việc tái xuất hiện của các hợp chất độc tự nhiên này có thể giúp cây thích nghi với điều kiện đất đai kém dưỡng chất, môi trường khắc nghiệt ở các đảo phía tây. Ngoài việc chống lại côn trùng, những hợp chất cổ còn có thể giúp rễ cây hấp thụ dinh dưỡng tốt hơn và tăng khả năng kháng bệnh.

Tranh luận về “tiến hóa ngược”

Phát hiện trên đã khơi lại cuộc tranh luận lâu đời trong sinh học tiến hóa về Định luật Dollo, quy định rằng một đặc điểm đã mất đi trong quá trình tiến hóa sẽ không thể tái lập y hệt. Giáo sư Eric Haag (Đại học Maryland) cho rằng, nếu các thay đổi amino acid trong loài cà chua này trùng khớp với tổ tiên xa xưa, đó sẽ là một thách thức thú vị với Định luật Dollo. Tuy nhiên, ông cũng nhấn mạnh: “Tiến hóa không có hướng nhất định - thay đổi chỉ đơn giản là thay đổi, không có tiến hay lùi”.

Giáo sư Anurag Agrawal (Đại học Cornell) nhận định rằng hiện tượng này không quá bất ngờ, bởi tiến hóa vốn là một quá trình linh hoạt, thường xuyên đi đường vòng hoặc đảo chiều. Ông dẫn chứng nhiều ví dụ tương tự trong tự nhiên, như các loài chim từng biết bay nhưng mất khả năng bay (đà điểu, chim cánh cụt, chim kiwi) hay động vật có vú như cá voi, cá heo - vốn có tổ tiên sống trên cạn rồi quay trở lại biển.

Tiềm năng ứng dụng trong nông nghiệp và khoa học

Theo tiến sĩ Jozwiak, việc hiểu rõ cơ chế của hiện tượng “tiến hóa ngược” có thể mở ra hướng mới trong nông nghiệp và y học. Nghiên cứu các hợp chất alkaloid cổ có thể giúp phát triển giống cây trồng chống chịu sâu bệnh, tạo ra nguồn nguyên liệu mới cho thuốc hoặc hợp chất sinh học.

Loài Solanum pennellii được cho là có nguồn gốc Nam Mỹ và đã di cư đến Galápagos cách đây 1 đến 2 triệu năm, khi hạt của chúng được chim mang tới. Sự biến đổi di truyền dẫn tới sự “hồi sinh” của các gien tổ tiên có thể đã xảy ra trong khoảng nửa triệu năm trở lại đây - trùng với thời điểm các đảo phía tây nhất hình thành.

“Tiến hóa luôn bị chi phối bởi điều kiện môi trường và sự cạnh tranh sinh tồn”, ông Jozwiak nhận định. “Nếu điều kiện hiện tại tương tự quá khứ, tự nhiên hoàn toàn có thể kích hoạt lại những đặc điểm từng giúp tổ tiên thích nghi”.

Các chuyên gia cho rằng nghiên cứu về loài Solanum pennellii không chỉ giúp làm sáng tỏ những giới hạn trong học thuyết Darwin, mà còn cho thấy tiến hóa có thể linh hoạt và đa chiều hơn nhiều so với quan niệm truyền thống - nơi “tiến hóa ngược” không phải là bước lùi, mà là một hướng thích nghi khác của tự nhiên.