Ở nhiều loài bò sát, giới tính con non không do nhiễm sắc thể quyết định mà do nhiệt độ ấp trứng trong một giai đoạn nhất định của quá trình phát triển phôi, gọi là xác định giới tính theo nhiệt độ (TSD). Hiện tượng này có ở phần lớn các loài rùa, toàn bộ cá sấu và một số thằn lằn như tắc kè da báo; còn rắn thì giới tính do nhiễm sắc thể. Đây là một trong những điều thú vị nhất của sinh học bò sát, và cũng là lý do biến đổi khí hậu đe doạ các quần thể rùa biển.
Hai cách quyết định giới tính
Ở người và thú, giới tính được định từ lúc thụ tinh: có nhiễm sắc thể Y là con đực. Bò sát có hai con đường:
- Xác định giới tính theo di truyền (GSD): như thú, giới tính được định bởi nhiễm sắc thể. Ở rắn và nhiều thằn lằn, hệ nhiễm sắc thể là ZW: con cái mang ZW, con đực mang ZZ, ngược với kiểu XY của thú.
- Xác định giới tính theo nhiệt độ (TSD): không có nhiễm sắc thể giới tính phân biệt. Nhiệt độ của trứng trong khoảng giữa thời gian ấp, gọi là giai đoạn nhạy cảm nhiệt, quyết định tuyến sinh dục phát triển thành tinh hoàn hay buồng trứng.
Hiện tượng TSD được nhà sinh học Madeleine Charnier mô tả lần đầu ở một loài thằn lằn châu Phi vào năm 1966, và từ đó được nghiên cứu rất rộng.
Ba kiểu phản ứng với nhiệt
| Kiểu | Ấp lạnh | Ấp nóng | Ví dụ |
|---|---|---|---|
| Đực ở nhiệt thấp, cái ở nhiệt cao | Chủ yếu đực | Chủ yếu cái | Nhiều loài rùa, trong đó có rùa tai đỏ và rùa biển |
| Cái ở nhiệt thấp, đực ở nhiệt cao | Chủ yếu cái | Chủ yếu đực | Một số thằn lằn |
| Cái – đực – cái | Chủ yếu cái | Ở giữa ra nhiều đực, rất cao lại ra cái | Cá sấu, tắc kè da báo, một số rùa |
Giữa hai thái cực luôn có một khoảng nhiệt hẹp cho ra cả đực lẫn cái, gọi là nhiệt độ ngưỡng (pivotal temperature). Ở rùa tai đỏ, ngưỡng này thường được ghi nhận vào khoảng 29°C. Dịch lên hay xuống một hai độ đã đủ làm tỉ lệ đực cái lệch hẳn về một phía.
Giới trẻ nuôi rùa ở các nước nói tiếng Anh có câu dễ nhớ: "hot chicks, cool dudes", trứng rùa ấp nóng ra con cái, ấp mát ra con đực. Câu này chỉ đúng với kiểu rùa đầu tiên trong bảng, không áp cho mọi loài.
Tắc kè da báo: ví dụ quen thuộc nhất
Trong giới nuôi, tắc kè da báo (Eublepharis macularius) là ví dụ hay được nhắc. Khoảng tham khảo phổ biến:
- Ấp ở mức thấp, quanh 26–28°C: phần lớn ra con cái, thời gian ấp dài hơn.
- Ấp quanh 31–32°C: tỉ lệ con đực cao.
- Ấp quá cao: tỉ lệ cái tăng trở lại nhưng rủi ro dị tật, chết phôi cũng tăng.
Đây là khoảng xu hướng, không phải công tắc bật tắt. Ngay ở mức "ra đực", vẫn có thể có con cái. Một số người nuôi từng ghi nhận con cái ấp ở nhiệt cao có hành vi giống đực hơn, hung hăng hơn; điều này có trong một số nghiên cứu về hành vi, nhưng không nên coi là quy luật cho từng cá thể.
Rồng Úc: khi nhiệt độ "lật" giới tính di truyền
Rồng Úc (Pogona vitticeps) có nhiễm sắc thể giới tính kiểu ZW. Tưởng như giới tính đã định sẵn, nhưng nghiên cứu cho thấy khi ấp ở nhiệt cao, một phần trứng mang bộ nhiễm sắc thể đực (ZZ) lại phát triển thành con cái. Năm 2015, nhóm của Clare Holleley và Arthur Georges công bố trên tạp chí Nature rằng hiện tượng đảo giới tính này cũng xảy ra trong quần thể hoang dã ở Úc, và những con cái đảo giới tính đó sinh sản được.
Câu chuyện của rồng Úc cho thấy ranh giới giữa "di truyền" và "nhiệt độ" ở bò sát không cứng nhắc như sách giáo khoa cũ từng chia.
Vì sao TSD là chuyện bảo tồn
Với loài có TSD, nhiệt độ cát và đất nơi trứng nằm quyết định tỉ lệ đực cái của cả một thế hệ. Khi khí hậu ấm lên, những bãi đẻ vốn cân bằng có thể chỉ còn ra con cái.
Ví dụ được nhắc nhiều: năm 2018, nghiên cứu của Michael Jensen và cộng sự đăng trên Current Biology cho thấy ở quần thể rùa xanh phía bắc rạn san hô Great Barrier của Úc, tuyệt đại đa số rùa non và rùa chưa trưởng thành là con cái, với tỉ lệ trên 99% ở nhóm trẻ. Các nhà bảo tồn ở nhiều nơi đã thử che bóng bãi đẻ, tưới nước làm mát cát, hoặc di dời ổ trứng tới khu ấp có kiểm soát.
Ở Việt Nam, rùa biển lên đẻ ở Côn Đảo (nay thuộc TP. Hồ Chí Minh) và một số bãi biển khác; nhiệt độ cát và tỉ lệ đực cái của rùa non cũng là mối quan tâm chung của công tác bảo tồn rùa biển ở đây. Người muốn tìm hiểu thêm có thể đọc các báo cáo của vườn quốc gia và các tổ chức bảo tồn biển.
Người nuôi nên hiểu TSD thế nào
Đừng dùng nhiệt độ để "chọn giới tính bán cho được giá"
Một số tài liệu hướng dẫn chỉnh nhiệt ấp để ra nhiều con cái vì "dễ bán hơn". Điều này đi ngược với tinh thần của mục sinh sản trên trang này: con non nở ra không phải hàng hoá. Đẩy nhiệt ra rìa khoảng an toàn còn làm tăng tỉ lệ chết phôi và dị tật.
Ấp ổn định quan trọng hơn ấp "trúng giới tính"
Điều có lợi cho con non là nhiệt độ ổn định trong khoảng an toàn của loài. Dao động lớn, đặc biệt những đợt quá nóng khi mất điện rồi có điện lại, hay quá lạnh trong đêm rét, ảnh hưởng xấu tới phôi hơn là chuyện đực hay cái.
Không cố đoán giới tính rùa con
Vì TSD, rùa con mới nở gần như không có dấu hiệu bên ngoài phân biệt. Biết nhiệt độ ấp chỉ cho một gợi ý xác suất. Hãy chờ tới khi rùa lớn.
Rắn: nhiệt độ không đổi được giới tính
Với rắn ngô, trăn bóng, nhiệt độ ấp ảnh hưởng tới sức khoẻ, thời gian nở và có thể tới kích thước, tính khí con non, nhưng không quyết định đực hay cái.
Đọc thêm
Người thích sinh học có thể tìm các bài tổng quan về TSD trong sách giáo khoa sinh học bò sát, nghiên cứu về rồng Úc của nhóm Holleley và Georges, và các báo cáo về tỉ lệ giới tính rùa biển. Đây cũng là đề tài rất hợp cho một bài thuyết trình môn sinh ở trường.
Câu hỏi thường gặp
TSD là gì?
TSD là viết tắt tiếng Anh của xác định giới tính theo nhiệt độ: nhiệt độ ấp trứng trong một giai đoạn nhất định quyết định con non là đực hay cái. Hiện tượng này có ở phần lớn rùa, toàn bộ cá sấu và một số thằn lằn.
Ấp trứng tắc kè da báo bao nhiêu độ ra con cái?
Theo khoảng tham khảo phổ biến, ấp ở mức thấp quanh 26–28°C ra phần lớn con cái, quanh 31–32°C ra nhiều con đực. Đây là xu hướng chứ không chắc chắn, và nhiệt quá cao làm tăng rủi ro cho phôi.
Giới tính rắn có phụ thuộc nhiệt độ ấp không?
Không. Rắn có giới tính do nhiễm sắc thể kiểu ZW quyết định. Nhiệt độ ấp ảnh hưởng tới sức khoẻ và thời gian nở nhưng không đổi được đực hay cái.
Vì sao trái đất nóng lên ảnh hưởng tới rùa biển?
Rùa biển có giới tính phụ thuộc nhiệt độ cát nơi ổ trứng, cát nóng ra nhiều con cái. Nghiên cứu năm 2018 ở phía bắc rạn Great Barrier cho thấy hơn 99% rùa xanh non là con cái, đe doạ sự cân bằng của quần thể.
Rùa tai đỏ ấp nóng ra đực hay cái?
Ấp nóng ra chủ yếu con cái, ấp mát ra chủ yếu con đực; nhiệt độ ngưỡng thường được ghi nhận quanh 29°C. Tuy vậy không nên chỉnh nhiệt để chọn giới tính, vì ổn định nhiệt mới là điều có lợi cho phôi.
