Lần đầu tiên tôi nhìn thấy một chú hươu cao cổ hoang dã là ở công viên quốc gia Arusha ở Tanzania. Sinh vật cao đến mức khó tin đang duyên dáng nghiêng đầu trên những ngọn cây keo đó đã làm tôi kinh ngạc. Đó là 11 năm trước, và trải nghiệm này đã giải thích vì sao hươu cao cổ vẫn luôn là một trong những loài vật mà tôi yêu thích nhất. Nhưng tôi yêu hươu cao cổ không phải chỉ vì trải nghiệm ở châu Phi này. Là một nhà sinh học tiến hóa, đồng thời là một giáo sư đại học, trong những lớp học của mình, tôi đã đưa loài Giraffa camelopardalis (hươu cao cổ phương Bắc) lên sân khấu như một hiện thân cho quá trình chọn lọc tự nhiên1 tạo nên một sinh vật, một mặt cho thấy chúng đã thích nghi một cách ngoạn mục với ổ sinh thái đặc trưng, mặt khác cũng là một ví dụ của quá trình tiến hóa “vụng về, lãng phí, và đầy sai sót” theo như chính lời của Darwin2. Đôi khi những lỗi sai đó được cho là kết quả của đột biến hay lỗi tiến hóa. Nhưng sự thật là chúng bắt nguồn từ lịch sử: ở bất kỳ thời điểm nào thì chọn lọc tự nhiên cũng không có cách nào khác ngoài việc tận dụng những gì có sẵn. Rõ ràng hơn hầu hết những giống loài khác, hươu cao cổ phản ánh sự thật rằng các sinh vật không hề được tạo ra từ hư không (hoặc nếu có thì Đấng tạo hóa hẳn là vụng về kinh khủng). Thay vào đó, chúng tiến hóa thông qua quá trình thử nghiệm và thành công, từ những phiên bản trước của chúng.

Hươu cao cổ vốn từ lâu đã chiếm một vị trí đặc biệt trong lòng các nhà tiến hóa vì một lý do khác: chúng là một minh chứng sống để phân biệt học thuyết tiến hóa Darwin và học thuyết Lamarck3. Tuy nhiên, câu chuyện hóa ra lại không hề đơn giản; mà quả thực chẳng có điều gì là đơn giản ở những con vật kỳ thú và lạ lùng này. Khi xem xét kỹ đời sống thân mật của hươu cao cổ, ta thấy rằng việc kết đôi là một yếu tố quan trọng chẳng kém gì việc kiếm ăn đối với sự hình thành những đặc điểm giải phẫu kì lạ của chúng. Điều này đã dẫn đến những vấn đề tranh cãi lớn trong cộng đồng (tương đối nhỏ) của những nhà nghiên cứu hươu cao cổ.

Hãy bắt đầu với điều hiển nhiên nhất. Chiều cao đồ sộ của hươu cao cổ gây ra một số khó khăn và đã được khắc phục bằng những đặc điểm thích nghi đáng kể. Để bơm được máu lên cao hơn 2 mét từ tim đến đỉnh đầu, loài vật này phải có một huyết áp đặc biệt cao, tương đương 3 lần huyết áp tâm thu4 của con người. Để động mạch không vỡ tan tành, hươu cao cổ cần những cấu trúc hỗ trợ từ bên trong những mạch máu này.

Mặt khác, để phòng ngừa máu dồn xuống bàn chân nằm dưới những chiếc cẳng rất dài, hươu cao cổ đã tiến hóa một bộ phận tương tự như những chiếc vớ (tất) ngăn giãn tĩnh mạch, giống loại mà người ta dùng sau khi phẫu thuật hay dùng để ngăn ngừa giãn tĩnh mạch sâu trên những chuyến bay dài. Cách thức của chúng là sử dụng những thành mạch máu có độ co giãn cao, kết hợp với một thảm mao mạch dày đặc. Những cấu trúc này giữ cho máu ở đúng chỗ trong mạch máu thay vì tràn ra các mô xung quanh bằng cách hạn chế sự truyền dịch vào các tế bào. Hươu cao cổ còn có một phương pháp thích nghi đặc biệt khác, đó là một hệ thống nén ở cổ, giúp ngăn chặn việc máu dồn xuống đầu quá nhanh mỗi lần chúng cúi xuống để uống nước, dù chúng không cần uống nước thường xuyên cho lắm vì trong thực đơn lá cây của chúng — thu hoạch bằng chiếc lưỡi dài 46cm và cực kỳ dẻo — đã cung cấp phần lớn lượng nước cần thiết rồi.

Mặc dù cổ của hươu cao cổ dài đến đáng kinh ngạc, chân của chúng thực ra còn dài hơn, tới mức những chiếc cổ dài bất hủ kia lại quá ngắn để chạm được xuống vũng nước; kết quả là hươu cao cổ muốn uống nước phải xoạc chân trước sang hai bên. Khi con vật uống xong nước và ngẩng cao đầu lên, cơ chế kiểm soát chất lỏng kiểu cửa đập trong cổ của nó hoạt động theo chiều ngược lại, để chỉ một lượng máu nhỏ chảy xuống nên não của nó không đột ngột bị thiếu oxy.

Cái tên “hươu cao cổ” (tiếng Latin: giraffa; tiếng Anh: giraffe) bắt nguồn từ tiếng Ả rập “zarafah,” có nghĩa là “kẻ bước đi nhanh,” và hươu cao cổ đi nhanh thực sự với bộ chân dài, mặc dù với bốn chiếc đòn bẩy dài ngoằng và chiếc cổ cao như cái cột có phần lắc lư, chúng trông có vẻ chậm chạp. Vì một số lý do không rõ ràng mà chỉ có thể suy đoán rằng đó là kết quả của cơ chế sinh học đặc thù của hươu cao cổ, khi mà loài vật này cần phải di chuyển nhanh chóng, chúng không chạy nước kiệu hay phi nước đại bằng cách luân phiên nhấc chân trước và chân sau lên khỏi mặt đất như những loài thú bốn chân khác. Thay vào đó, hươu cao cổ di chuyển chân trước và chân sau cùng một lúc, luân phiên nhấc lên các chân bên trái rồi bên phải, thay vì luân phiên chân trước và sau. Cách di chuyển này được gọi là “pacing” (tạm dịch: bước theo nhịp). Một khi người quan sát quen dần với kiểu chạy này sẽ thấy cách này thực chất khá hiệu quả và uyển chuyển, duyên dáng chứ không hề hậu đậu. (Trùng hợp là, lạc đà cũng di chuyển theo cách “pacing,” điều này có thể lý giải cho cái tên loài của hươu cao cổ trong tiếng Latin: camelopardali [camelus: lạc đà; pardos: báo], bởi vì người cổ đại tin rằng hươu cao cổ mang dòng giống của lạc đà và báo, do vẻ ngoài nổi bật của chúng với những đốm ngụy trang màu gạch lát đường.)

Bây giờ hãy cùng xem xét chiếc cổ nức tiếng. Liệu có bao nhiêu chiếc xương tạo nên chiếc cổ này? Câu trả lời là bảy (một nghiên cứu năm 1999 trên tờ Tạp chí Động vật học nói rằng con số này là tám), giống với số xương trên cổ người, chỉ là những khúc xương của hươu cao cổ có kích thước rất lớn, mỗi đốt sống cổ dài trung bình khoảng 25cm. Còn loài chuột thì sao? Vẫn là con số bảy, dù vậy, mỗi chiếc xương lại rất nhỏ. Nhỏ như chuột vậy.

Đối với các nhà sinh học, diều đáng nói nhất về cổ của hươu cao cổ có lẽ là sự khác thường trong mạng lưới dây thần kinh tại đây, đáng chú ý là dây thần kinh thanh quản quặt ngược bên trái5, truyền những xung thần kinh đến thanh quản của con vật. Hãy tạm quên đi rằng hươu cao cổ có lẽ là loài yên lặng nhất trong những loài thú lớn; chúng có cất giọng nhưng chỉ thỏ thẻ thôi. Không ai biết tại sao chúng lại nói khẽ như vậy, mặc dù rõ ràng là thanh quản của chúng có kết cấu thần kinh tương đồng như những loài thú có vú huyên náo khác, ngoại trừ việc xung thần kinh ở hươu cao cổ phải truyền đi xa hơn. Có lẽ vấn đề nằm ở chiếc cổ dài này, hoặc có thể là chúng chỉ không có gì để nói. Trong trường hợp nào thì các cơ thanh quản ở hươu cao cổ, cũng như của chúng ta, đều do dây thần kinh thanh quản quặt ngược kích thích, và đây chính là khi ta bắt gặp một ví dụ nổi bật cho những thiết kế cơ thể kém thông minh đến kỳ lạ trong thế giới động vật.

Ở các loài động vật có xương sống nói chung, dây thần kinh thanh quản quặt ngược là nhánh tách ra từ dây thần kinh phế vị, một phần chính của hệ thống thần kinh phó giao cảm, hệ này có chức năng truyền tín hiệu đến tất cả các cơ quan nội tạng quan trọng, bao gồm tim và hệ tiêu hóa. Ở tất cả các loài có vú, dây thần kinh thanh quản quặt ngược tách ra từ dây thần kinh phế vị ở ngang tầm với cung động mạch chủ. Đây là nơi mà động mạch chủ bắt đầu đổ xuống phía sau lưng để cung cấp máu cho phần còn lại của cơ thể, sau khi đã đi lên từ tim rồi chuyển giao cho các động mạch cảnh để cấp dưỡng cho đầu và cổ. Cung động mạch chủ này tạo nên một vòng cuốn 180 độ như một chiếc kẹp ghim tóc. Việc này không thành vấn đề gì với dây thần kinh thanh quản quặt ngược phía bên phải vì nó có thể tránh được chỗ động mạch chủ uốn cong và đi thẳng đến thanh quản, dọc theo khí quản. Ngược lại, người anh em phía bên trái bị buộc phải vòng xuống dưới cung động mạch chủ trước khi đi lên theo hướng thanh quản. Điều này khá là bất tiện theo giải phẫu học nhưng không phải là một vấn đề lớn ở các loài động vật có xương sống, bao gồm con người, bởi vì đoạn đường vòng này chỉ xa thêm vài centimet.

Đây vừa là một chuyện khó xử cho những loài sinh vật cổ dài, vừa là một bài học về sự tiến hóa. Trong số những loài cá hiện đại, và có lẽ cả tổ tiên dạng cá của các loài có vú ngày nay, dây thần kinh thanh quản quặt ngược (bên trái và phải) đi theo một đường thẳng từ não, dọc theo tim rồi sau đó đến mang. Những động vật có vú cổ ngắn thời kỳ đầu cũng vậy, mặc dù nhánh bên trái, do bị kẹt phía dưới vòng uốn của cung động mạch chủ, phải đi một đường hơi dài và vòng vèo hơn. Nhưng trong số những loài vật tiến hóa thành cổ dài, dây thần kinh thanh quản quặt ngược phía bên trái đáng thương buộc phải đi qua một đoạn đường vòng lố bịch xuống phía dưới trong thời kỳ phát triển phôi thai: xuất phát từ não, đi mãi xuống dưới chỉ để vòng qua cung động mạch chủ đang ở tuốt tận đâu, sau đó đi vòng ngược lên lại để cuối cùng đến chỗ thanh quản.

Ở trường hợp của hươu cao cổ, sự sắp đặt vô lý này đòi hỏi dây thần kinh phải dài đến 4.6 mét (2.3 mét lên rồi xuống), trong khi nếu cứ thẳng đường mà đi, tổng độ dài sẽ chỉ khoảng 15cm. Tại sao lại kỳ quặc như vậy? Đó là vì sự tiến hóa ở loài hươu cao cổ được tiếp nối từ thế hệ trước chúng, những loài này cũng được tiếp nối tương tự từ tổ tiên ngay trước chúng, và cứ như vậy quay trở về loài cá tổ tiên chung, và ở loài này dây thần kinh thanh quản quặt ngược phía bên trái vẫn hoàn toàn hợp lý. (Nhân tiện, xin bạn đừng dành hết sự cảm thông về dây thần kinh quặt ngược cho mỗi loài hươu cao cổ: Có những hậu duệ có xương sống của loài cá, nổi nhất là khủng long chân thằn lằn với những chiếc cổ dài 14 mét sẽ cần thêm rất nhiều dây thần kinh: cỡ chừng 27.5 mét! Một báo cáo kỹ thuật gần đây, chính xác là trên tờ Acta Palaeontological Polinica, đã miêu tả điều vô lý này là một “tượng đài của sự kém hiệu quả.”)

Vụng về làm sao. Nhưng tại sao hươu cao cổ hiện đại lại tiến hóa những chiếc cổ dài rắc rối như vậy? Đây chính là điểm mấu chốt để phân biệt học thuyết tiến hóa của Darwin với thuyết Lamarck. Theo học thuyết của Lamarck thì cổ của hươu cao cổ dài ra là do tổ tiên của chúng rướn cổ thường xuyên. Lý luận theo thuyết của Darwin thì những con hươu cao cổ thời kỳ đầu khác nhau ở chiều dài cổ, và những con cổ dài hơn sinh sản thành công hơn. Dựa trên khái niệm của Lamarck về “sự kế thừa những phẩm chất” — không khác biệt lắm với “không dùng thì mất” — các cơ quan được sử dụng nhiều thì lớn hơn, còn không dùng đến thì tiêu giảm. Gần như tất cả mọi người đều tán đồng rằng tổ tiên hươu cao cổ đã bắt đầu với những chiếc cổ không khác gì với những loài thuộc bộ móng vuốt khác.

Nhưng Lamarck và những người ủng hộ ông đã tưởng tượng rằng hươu cao cổ tổ tiên đã rướn mình để chạm đến những tầng lá cao hơn nữa trên ngọn cây xa-van (và hươu cao cổ chính là những động vật ăn lá ngọn6 thứ thiệt), cổ của chúng được kéo dài ra, giống như cơ bắp lớn dần khi được sử dụng nhiều. Cứ thế theo thời gian, hậu duệ của chúng có những chiếc cổ dài nhất vùng. Quan điểm của học thuyết Darwin hơi khác một chút và chính xác hơn: Khi cuộc cạnh tranh giành những tầng cây nhiều lá hơn bắt đầu, hươu cao cổ tổ tiên nào có cổ dài hơn sẽ có thể kiếm ăn nhiều hơn đôi chút bằng cách với tới những tán lá cao hơn.

Vì vậy mà chúng sinh nhiều con hơn, và đàn con được thừa kế những chiếc cổ dài giống như cha mẹ chúng. Chọn lọc tự nhiên đã ưu tiên giống loài này theo cách như vậy, cùng với những đặc điểm thích nghi khác như khả năng tạo ra và chống chịu một huyết áp cực kỳ cao, đồng thời ngăn chặn việc máu dồn xuống bàn chân, đi kèm với những bất lợi không thể tránh khỏi, như đường đi quanh co của dây thần kinh quặt ngược phía bên trái.

Nhưng câu chuyện chưa kết thúc ở đây. Vẫn còn một cách lý giải khác cho câu hỏi tại sao hươu cao cổ có cổ dài đến vậy, và cách này liên quan đến chọn lọc giới tính. Đầu tiên, nói chuyện bên lề một chút. Thực ra chọn lọc tự nhiên và chọn lọc giới tính không khác nhau là mấy, dù nhiều người không cho là thế. Chọn lọc tự nhiên xảy ra mỗi khi có sự khác nhau về mức sinh sản, tức là khi một số gen thành công hơn những gen khác trong việc đưa những bản sao của mình vào các thế hệ tương lai. Chọn lọc giới tính bao gồm việc canh tranh để giành lấy được bạn tình, và nó cũng “tự nhiên” như các hình thức chọn lọc khác được kể đến như tìm thức ăn, tránh thú săn mồi, nghỉ ngơi khi kiệt sức, hay gãi khi bị ngứa. Chỉ là chọn lọc giới tính đôi khi tạo ra những đặc điểm không có lợi về mặt sinh tồn — ví dụ kinh điển là chiếc đuôi công — nhưng lại tích cực được chọn lọc. Đó là vì thông qua cạnh tranh cùng giới hoặc thu hút cá thể khác giới, những đặc điểm này rốt cuộc cộng thêm điểm thích nghi nhiều hơn là làm mất điểm sống sót.

Hươu cao cổ đực thực ra ít dễ thương và chúng cộc cằn hơn vẻ bề ngoài. Trong mùa giao phối, chúng tấn công nhau bằng những cái đầu nặng chắc xương với chiếc cổ dài dẻo dai, giống như món vũ khí thời trung cổ gồm quả cầu và dây xích, còn gọi là chùy. Và cổ càng dài đồng nghĩa với mỗi pha va đập càng nhiều lực. Theo giả thuyết mang cái tên đầy màu sắc “đọ cổ vì tình,” hoàn cảnh nảy sinh – là những chiếc cổ dài được tích cực chọn lọc bởi vì chúng góp phần chiến thắng trong cuộc đọ sức giữa những con đực. Đồng thời, những con cái có lẽ cũng ưa thích những con đực có cổ dài vạm vỡ, ít nhất là bởi vì con của chúng có thể sẽ có cổ dài. Điều đó sẽ có lợi cho những con đực khi tranh đấu với những con đực khác và làm cho chúng hấp dẫn hơn khi lứa con cái sau này chọn bạn tình. Bằng cả hai cách trên, các gen cổ dài ở con đực và các gen chi phối sự ưu tiên con đực cổ dài ở con cái, được di truyền. Đây là một biến thể của khái niệm mà các nhà sinh thái học hành vi gọi là “thuyết đứa con trai quyến rũ,” cũng có thể được áp dụng để giải thích cho sự tiến hóa chiếc đuôi ở loài công và những đặc điểm kỳ quặc khác ở con đực các loài. Theo giả thuyết này, việc những con hươu cao cổ cái tiến hóa chiếc cổ dài phần lớn là một sản phẩm phụ của quá trình chọn lựa bạn tình giữa những con đực.

Ý kiến trên gây ra nhiều tranh cãi và vẫn chưa có kết luận cuối cùng. Ủng hộ cho thuyết “đọ cổ vì tình” là phát hiện rằng những con đực có cổ dài hơn thì thực sự thành công hơn khi giao tranh, và những con cái thực sự ưu ái bạn tình tiềm năng có cổ dài (tạo thêm chiều sâu cho từ “necking”7). Ngoài ra, phần lớn hươu cao cổ hái lá để ăn ở tầm vai thay vì ở mức vươn hết chiều dài cổ lên. Thêm vào đó, hươu cao cổ đã cao hơn những loài ăn lá khác đến gần 2 mét, việc này chỉ ra rằng cạnh tranh để kiếm ăn có lẽ không phải là động lực chính thúc đẩy việc tiến hóa chiều cao của loài vật này. Mặt khác, có thể là trong thời kì khan hiếm thức ăn thì chiều cao quá khổ của hươu cao cổ thực sự có lợi, và hơn nữa, các loài cây có xu hướng tập trung phần dinh dưỡng nhất của tán lá ở phần ngọn chồi.

Tuy nhiên, không có lý do gì để cho rằng việc kiếm ăn thuận lợi và giao phối thành công lại là hai chuyện tách biệt nhau trong tác động đến quá trình tiến hóa. Loài vật cao lớn với cổ và chân dài thượt này là hiện thân của sự muôn màu muôn vẻ của cuộc sống tạo ra dưới bàn tay tiến hóa. Có lẽ hơi khó để tưởng tượng làm thế nào để một sinh vật khó tin như hươu cao cổ thực hiện việc giao phối, chưa kể đến việc chúng được tạo ra từ chính nhu cầu cấp bách ấy. Nhưng ta cũng thấy thế mỗi khi thầm nghĩ về chuyện tình dục của cha mẹ mình, và sự thật rằng chúng ta ở đây lúc này đã nói lên rằng họ, cũng như hươu cao cổ, bằng cách nào đó đã có lúc xoay sở được việc ấy.