Đỉnh cao tiến hóa của loài người bắt nguồn từ lưỡi

Từ đâu lưỡi trong miệng? Kỳ trước: Từ đâu sinh ra lưỡi trong miệng?

Lưỡi của loài chim và bò sát tiến hóa diệu kỳ

Lưỡi của động vật có vú đã phát triển thành một mạng lưới phức tạp gồm các sợi cơ có thể di chuyển theo những cách phức tạp ngay cả khi không có xương, gân hoặc khớp.

Nó góp phần giúp các con non ở hầu hết các loài có thể bú, giúp điều thân nhiệt ở một số loài (hãy hình dung một con chó đang thở hổn hển bằng cách thè lưỡi), và thậm chí thực hiện các nhiệm vụ chuyên biệt hơn ở một số loài, chẳng hạn như tạo ra âm thanh được sử dụng để định vị bằng tiếng vang ở loài dơi và đặc biệt giúp loài người giao tiếp bằng tiếng nói.

Ngoài ra, lưỡi của tất cả các loài này lưu trữ các nụ vị giác, giúp định hướng việc ăn uống. Theo David Hu, một nhà nghiên cứu về cơ sinh học tại Viện Công nghệ Georgia, "lưỡi của hầu hết các loài động vật có vú thực hiện những kỳ tích tuyệt vời. Nó thực sự là một công cụ đa chức năng, nhưng nó ít được chú ý hơn vì nó khó tiếp cận hơn so với các bộ phận phụ bên ngoài của động vật."

Chức năng quan trọng nhất của lưỡi động vật có vú là định vị thức ăn để nhai và nuốt. thuộc vào loài, điều đó có thể đòi hỏi phải di chuyển thức ăn từ bên này sang bên kia trong mỗi lần nhai hoặc chỉ giữ nó ở một bên trong khi lưỡi vẫn an toàn tránh xa răng đang nghiền thức ăn. Sau đó, lưỡi sẽ nhào nặn tạo hình thức ăn đã nghiền thành dạng viên bằng cách thêm nước bọt mà nó tạo ra để có thể dễ dàng đưa chúng xuống cổ họng. Cuối cùng, lưỡi đẩy viên thức ăn đó xuống để nuốt vào, đảm bảo rằng không có chút thức ăn nào lọt vào đường thở. Theo Laurence-Chasen, nhà sinh vật học tại Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia, cái lưỡi đã biến thành "tay của miệng" theo một số cách.

Động vật có vú có thể tiêu hóa thức ăn nhanh hơn và hiệu quả hơn nhờ tất cả quá trình xử lý này. Kết quả là chúng nhận được nhiều năng lượng hơn từ chế độ ăn uống của mình so với hầu hết các loài động vật khác. Những tiến hóa tích cực khác, như tốc độ và hoạt động trao đổi chất, thời gian mang thai kéo dài và bộ não lớn, đã được khuyến khích bởi phần thưởng đó. Trên thực tế, Callum Ross, nhà sinh học chuyên về thần kinh tại Đại học Chicago, coi nguồn gốc của khả năng nhai là một trong ba quá trình tiến hóa bước ngoặt do lưỡi kích hoạt (hai quá trình còn lại là sự chuyển đổi từ nước lên cạn và khả năng phát âm của loài người).

Vì môi, má và răng cản trở quan sát nên các nhà nghiên cứu không thể có được nghiên cứu kỹ lưỡng về cách lưỡi điều khiển thức ăn cho đến gần đây. Nhóm của Ross gần đây đã sử dụng một phương pháp được gọi là tái tạo hình thái chuyển động bằng tia X (XROMM) để ghi lại chuyển động của các hạt được cấy ghép bằng phẫu thuật bằng tia X và chuyển kết quả thành hoạt ảnh 3D.

Máy quay đồng thời ghi lại hình ảnh từ các góc khác nhau khi động vật ăn hoặc uống trong các thí nghiệm của họ với thú có túi ôpôt và khỉ. Các nhà nghiên cứu có thể xem lưỡi di chuyển như thế nào so với hàm và răng bằng cách sử dụng hình ảnh động được tái tạo lại. Nhà hình thái học chức năng tại Đại học Brown Elizabeth Brainerd, người đã tư vấn cho Ross về cách áp dụng công nghệ này cho nghiên cứu trên, cũng là người tiên phong trong kỹ thuật XROMM.

Brainerd nói: "Chúng ta có thể thấy các đặc điểm của chuyển động hoàn toàn bị che giấu. Nhóm nghiên cứu hy vọng tìm hiểu xem sự chuyên môn hóa của lưỡi có thể đã đóng góp phần vào sự tiến hóa của đời sống và sở thích ăn uống của mỗi loài động vật như thế nào bằng cách so sánh các chuyển động của lưỡi ở các loài khác nhau. Brainerd nói: “ Chúng ta có thể thấy các Đặc điểm của Chuyển động bị che giấu.

Để kết hợp phân tích XROMM với các bản ghi hoạt động thần kinh ở khỉ, Laurence-Chasen và Ross gần đây đã làm việc với đồng nghiệp Nicho Hatsopoulos ở Chicago và Fritzie Arce-McShane, hiện là nhà sinh học thần kinh tại UW. Họ hy vọng những nghiên cứu như vậy sẽ tiết lộ cách thức bộ não điều phối các chuyển động lưỡi phức tạp liên quan đến việc ăn, uống và thậm chí có thể phát âm.

Trong một thí nghiệm, một dãy điện cực được gắn để theo dõi một vùng vỏ não có kích thước bằng đồng xu khi những con khỉ nhai nho. Vùng này chứa các tế bào thần kinh cảm giác nhận đầu vào từ lưỡi, miệng và tế bào thần kinh vận động gửi tín hiệu trở lại để giúp điều chỉnh chuyển động của lưỡi. Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng kiểu phóng tín hiệu của các tế bào thần kinh chuyển động đã dự đoán chính xác sự thay đổi hình dạng của lưỡi.

Nghiên cứu này đã đảo ngược quan niệm từng phổ biến rằng hoạt động nhai, giống như đi bộ, chủ yếu nằm dưới sự kiểm soát của thân não. Theo Laurence-Chasen, vỏ não cũng tham gia rất nhiều, đảm bảo rằng lưỡi "có khả năng biến dạng phức tạp, không đối xứng" để điều chỉnh tài tình khi ta ăn các loại thức ăn khác nhau.

Whishaw tự hỏi liệu sự khéo léo của lưỡi con người có thể mở đường cho khả năng kiểm soát tốt đôi tay và thậm chí cả suy nghĩ của chúng ta hay không. Whishaw và nhà sinh học thần kinh Xu An đến Đại học Duke cùng các đồng nghiệp đã xác định được cái mà họ gọi là vùng "điều khiển bằng tay" của vỏ não, một khu vực chưa được khám phá trước đây có tác dụng kiểm soát cả tay và lưỡi, trong các nghiên cứu tiếp theo vẫn chưa được công bố.

Theo Whishaw, một khu vực não tương tự cũng tồn tại ở con người và có thể hỗ trợ giải thích tại sao rất nhiều người khoa tay khi họ dùng lưỡi nói chuyện, tại sao trẻ em học viết thường vặn lưỡi khi ngón tay của chúng lần đầu cầm bút—một hiện tượng mà Charles Darwin đã ghi nhận. Whishaw nghi ngờ rằng nhiều người sẽ di chuyển lưỡi của họ khi họ chuẩn bị sử dụng tay của mình, nhưng vì miệng của họ luôn ngậm lại nên không ai nhận thấy điều này.

Whishaw khẳng định rằng một bộ não dành riêng cho bàn tay và lưỡi có ý nghĩa quan trọng trong thuyết tiến hóa. Ở các loài động vật trên cạn sơ khai, một chiếc lưỡi khéo léo là điều cần thiết để kiếm ăn; sau này, khi một số loài động vật bắt đầu sử dụng chi để kiếm thức ăn, quá trình tiến hóa có thể đã tạo ra cùng một mạch não liên kết lưỡi để phối hợp các chuyển động của tay. Ông cho rằng những hành vi thậm chí phức tạp hơn, chẳng hạn như suy nghĩ, có thể phát sinh từ việc bộ não phát triển để điều khiển lưỡi hiệu quả hơn. Whishaw kết luận, "Tôi nghĩ lưỡi là bộ phận trung tâm của con người chúng ta, mặc dù điều đó có vẻ khó tin đến đâu."

Cập nhật tin tức công nghệ mới nhất tại fanpage Công nghệ & Cuộc sống