Lần đầu tiên nhìn vào trong tai sẽ làm bạn thất vọng: bộ máy thực sự được cất giấu sâu bên trong hộp sọ, nằm trong một vách xương. Một khi bạn mở sọ và lấy não bộ ra thì bạn cần một cái đục phá vỡ vách xương đó. Nếu bạn thực sự giỏi, hoặc rất may mắn, bạn sẽ đục vào đúng chỗ và nhìn thấy tai trong. Nó giống một loại vỏ ốc xoắn nhỏ xíu mà bạn tìm thấy dưới đất trong bãi cỏ nhà bạn.

Tai có thể trông không giống lắm, nhưng nó là một cỗ máy kì cục của Rube Goldberg3. Khi chúng ta nghe, sóng âm tập trung vào vành tai phía ngoài, phần tai ngoài. Sóng âm thanh đi vào tai và làm màng nhĩ rung. Màng nhĩ được gắn với ba xương nhỏ và khiến chúng cũng rung theo. Một trong ba xương tai này gắn với cấu trúc vỏ ốc bằng một dạng piston. Sự rung lắc của xương tai gây ra sự chuyển động lên xuống của piston. Điều này khiến một số chất dịch bên trong vỏ ốc di chuyển. Chuyển động mạnh của chất dịch bẻ cong các dây thần kinh, phát tín hiệu tới não bộ nơi nó được diễn giải thành âm thanh. Lần sau khi bạn tới một buổi hòa nhạc, hãy tưởng tượng tất cả những thứ đang chuyển động trong đầu của bạn.

Cấu trúc này cho phép chúng ta phân biệt ba phần của tai: tai ngoài, tai giữa và tai trong. Tai ngoài là phần có thể nhìn thấy. Tai giữa chứa các xương nhỏ. Cuối cùng, tai trong gồm có các dây thần kinh, chất dịch và mô bao quanh chúng. Ba thành phần này của tai cho phép chúng ta phân chia chương này theo một cách rất thuận tiện.

Phần tai mà ta có thể nhìn thấy, vành tai nơi chúng ta đeo kính, là phần bổ sung cho cơ thể được tiến hóa khá gần đây. Hãy kiểm chứng diều này trong lần đến thăm vườn thú hoặc thủy cung sắp tới. Có bao nhiêu loài cá mập, cá xương, lưỡng cư và bò sát có tai ngoài? Loa tai – phần vành của tai ngoài – chỉ xuất hiện ở các loài thú. Một số loài lưỡng cư và bò sát có tai ngoài lộ rõ nhưng chúng không có loa tai. Thông thường tai ngoài chỉ là một màng trông giống mặt trống.

Sự liên hệ tinh tế giữa chúng ta với cá mập và cá xương được thể hiện khi chúng ta xem xét bên trong tai. Tai có vẻ không phải là nơi để tìm hiểu mối liên hệ giữa con người với cá mập, đặc biệt vì cá mập không có tai. Nhưng mối liên hệ nằm ở đó. Hãy bắt đầu với các xương tai.

Trong ba phần của tai – phần ngoài, phần giữa, phần trong – tai trong là phần cổ nhất và là phần kiểm soát các xung thần kinh gửi tới não bộ.

TAI GIỮA – BA XƯƠNG TAI

Các loài thú rất đặc biệt. Với lông và các tuyến tạo sữa, có thể dễ dàng phân biệt chúng với các sinh vật khác. Hầu hết mọi sẽ người ngạc nhiên khi biết rằng một số đặc điểm đặc trưng nhất của thú nằm trong tai. Các xương của tai giữa ở thú không giống với xương tai của các động vật khác: thú có ba xương tai trong khi bò sát và lưỡng cư chỉ có một. Cá không có xương tai giữa nào. Vậy xương tai giữa của chúng ta có nguồn gốc từ đâu?

Đôi điều về giải phẫu: hãy nhớ lại ba xương tai giữa của chúng ta là xương búa, xương đe và xương bàn đạp.

Như chúng ta đã thấy, mỗi một xương trong số này đều bắt nguồn từ các cung mang: xương bàn đạp từ cung mang thứ hai, xương búa và xương đe từ cung mang thứ nhất. Câu chuyện của chúng ta bắt đầu từ đây.

Năm 1837, nhà giải phẫu người Đức Karl Reichert nghiên cứu phôi của thú và bò sát để tìm hiểu cơ chế hình thành sọ. Ông lần theo các cung mang của các loài khác nhau để tìm hiểu nơi chúng xuất hiện ở các loại sọ khác nhau. Khi lặp đi lặp lại nghiên cứu này, ông thấy có điều gì đó rất vô lý: hai xương tai ở thú tương ứng với các mảnh hàm của bò sát. Reichert không thể tin vào mắt mình và tài liệu chuyên khảo đã thể hiện sự phấn kích của ông. Khi mô tả sự so sánh tai – hàm, văn phong của ông đi từ sự mô tả điềm tĩnh thông thường của ngành giải phẫu học thế kỷ 19 tới chỗ bày tỏ sự sửng sốt, thậm chí kinh ngạc, đối với khám phá này. Kết luận thật rõ ràng: cung mang tạo thành hàm bò sát cũng tạo nên xương tai ở thú. Reichert đề xuất một quan điểm thậm chí ông cũng cảm thấy khó tin – đó là các phần tai thú tương ứng với hàm của bò sát. Mọi thứ càng khó giải thích hơn khi chúng ta nhận ra rằng Reichert đã đề xuất quan điểm này vài thập kỷ trước khi Darwin đưa ra quan điểm về cây tiến hóa. Có thể hiểu như thế nào khi gọi các cấu trúc của hai loài khác biệt là “giống nhau” khi không có khái niệm về sự tiến hóa?

Một thời gian dài sau đó, vào năm 1910 và 1912, nhà giải phẫu học người Đức Ernst Gaupp tìm lại công trình của Reichert và xuất bản một nghiên cứu phôi học thấu đáo về tai của thú. Gaupp đã cung cấp thêm chi tiết và diễn giải công trình của Reichert theo lý thuyết tiến hóa. Câu chuyện của Gaupp là như thế này: ba xương tai giữa thể hiện mối liên hệ giữa bò sát và thú. Xương đơn lẻ ở tai giữa của bò sát giống như xương bàn đạp ở thú; cả hai đều có nguồn gốc từ cung mang thứ hai. Tuy vậy, thông tin đáng chú ý là hai xương tai giữa của thú – xương búa và xương đe – đã tiến hóa từ nhóm xương phía sau hàm bò sát. Nếu điều này thực sự xảy ra, thì ghi nhận hóa thạch phải cho thấy các xương chuyển tiếp từ hàm thành xương tai trong quá trình tiến hóa thành thú. Vấn đề là Gaupp chỉ thực hiện thí nghiệm trên động vật sống mà không đánh giá một cách đầy đủ vai trò của các hóa thạch trong lý thuyết của mình.

Bắt đầu vào những năm 1840, một số loại hóa thạch mới được phát hiện ở Nam Phi và Nga. Thường có nhiều cá thể cùng được lưu giữ, toàn bộ bộ xương của các động vật có kích thước bằng con chó được khai quật. Khi được phát hiện, nhiều hóa thạch trong đó được đóng thùng và chuyển tới cho Richard Owen ở London để nhận dạng và phân tích. Owen ngạc nhiên khi thấy rằng những sinh vật này có một sự pha trộn của các đặc điểm khác nhau. Các phần trong bộ xương của chúng trông giống bò sát. Các phần khác, đặc biệt là răng, trông giống thú. Và những hóa thạch này không phải là hiếm. Hóa ra những hóa thạch “bò sát giống thú” này là những hóa thạch xương phổ biến nhất được tìm thấy ở nhiều địa điểm thu hóa thạch.

Chúng không chỉ rất phổ biến mà còn có rất nhiều loại. Trong những năm sau nghiên cứu của Owen, các loài bò sát giống thú xuất hiện ở các nơi khác trên thế giới và có nguồn gốc từ các thời kỳ lịch sử khác nhau của trái đất. Chúng hình thành nên một loạt các dạng chuyển tiếp tuyệt mỹ giữa bò sát và thú trong ghi nhận hóa thạch.

Tới tận năm 1913, các nhà phôi học và cổ sinh học mới nghiên cứu về sự tách biệt giữa hai nhóm này. Vào thời kỳ này, nhà cổ sinh học người Mỹ, W. K. Gregory, ở Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Hoa Kỳ đã thấy được mối liên hệ quan trọng giữa phôi của Gaupp với các hóa thạch ở châu Phi. Loài trông giống bò sát nhất của nhóm bò sát giống thú chỉ có một xương đơn lẻ trong tai giữa; giống như các loài bò sát khác, nó có hàm gồm nhiều xương. Một điều đáng chú ý đã xuất hiện khi Gregory lần lượt quan sát các loài bò sát giống thú có những đặc điểm giống với thú hơn, điều có thể hạ đo ván Reichert nếu ông ta còn sống: không còn nghi ngờ gì nữa, một chuỗi liên tục các dạng bò sát cho thấy theo thời gian các xương ở phía sau hàm của bò sát ngày càng trở nên nhỏ hơn tới khi chúng nằm trong tai giữa của thú. Xương búa và xương đe thực sự tiến hóa từ các xương hàm. Điều mà Reichert và Gaupp đã quan sát thấy ở phôi được chôn giấu trong các hóa thạch trong một thời gian dài, chỉ đợi để được khám phá.

Tại sao các loài thú cần một tai giữa có tới ba xương? Mối liên kết nhỏ nhoi này sẽ tạo nên một hệ thống đòn bẩy cho phép các loài thú nghe được các âm cao tần hơn những động vật chỉ có một xương tai giữa. Nguồn gốc cúa thú không chỉ liên quan tới các kiểu nhai mới, như chúng ta đã thấy ở Chương 4, mà còn liên quan tới cách nghe mới. Trên thực tế, sự chuyển đổi diễn ra là nhờ sự sắp xếp lại có chủ đích các xương đã có chứ không phải từ việc tự phát triển các xương mới. Các xương khởi đầu được bò sát sử dụng để nhai đã tiến hóa ở thú để hỗ trợ việc nghe âm thanh.

Chúng ta đã nói nhiều về xương búa và xương đe. Còn xương bàn đạp có nguồn gốc ở đâu?

Nếu tôi chỉ cho bạn xem một người trưởng thành và một con cá mập thì bạn sẽ chẳng bao giờ nghĩ rằng cái xương nhỏ bé nằm sâu bên trong tai người lại tương đồng với những thứ có dạng que lớn ở hàm trên của cá. Tuy vậy, xét trên phương diện phát triển, những xương này là cùng một thứ. Xương bàn đạp có nguồn gốc từ cung mang thứ hai, giống như chiếc xương tương ứng ở một con cá mập và cá xương – xương móng hàm (hyomandibula). Nhưng xương móng hàm không phải là xương tai; hãy nhớ lại, cá xương và cá mập không có tai. Ở các họ hàng sông dưới nước của chúng ta, xương này là một que lớn nối hàm trên với hộp sọ. Bất chấp những khác biệt rõ ràng về hình dạng và chức năng của các xương này, những tương đồng giữa xương móng hàm và xương bàn đạp thậm chí còn mở rộng tới các dây thần kinh hỗ trợ cho chúng. Thần kinh chủ đạo giúp cho cả hai xương hoạt động là dây thần kinh có nguồn gốc từ cung mang thứ hai, dây thần kinh mặt. Vì vậy, chúng ta có tình huống là hai xương rất khác nhau này có nguồn gốc phát triển và kiểu phân bố dây thần kinh tương tự nhau. Có thể giải thích hiện tượng này hay không?

Chúng ta có thể lần lại nguồn gốc các xương từ các cung mang tới tai của người, đầu tiên trong quá trình chuyển tiếp từ cá lên lưỡng cư (bên phải), và sau đó trong quá trình tiến hóa từ bò sát lên thú (bên trái).

Một lần nữa chúng ta lại xem xét các hóa thạch. Khi chúng ta lần lại nguồn gốc của xương móng hàm từ cá mập sang các sinh vật như Tiktaalik tới các loài lưỡng cư, chúng ta có thể thấy nó ngày càng trở nên nhỏ hơn, cuối cùng chuyển vị trí từ hàm trên để đóng vai trò nghe âm thanh. Tên gọi cũng thay đổi. Khi nó có kích thước lớn và hỗ trợ xương hàm, chúng ta gọi nó là xương móng hàm; khi nó có kích thước nhỏ và có chức năng nghe, nó được gọi là xương bàn đạp. Sự chuyển đổi này diễn ra khi các loài tiến hóa từ cá bắt đầu đi lên cạn. Nghe trong nước khác với nghe trên cạn, và kích thước nhỏ cùng với vị trí của xương bàn đạp là lý tưởng để cảm nhận những rung động âm thanh trong không khí. Khả năng mới xuất hiện này có được là nhờ biến đổi xương hàm trên của cá.

Tai giữa của chúng ta ghi nhận hai sự kiện biến đổi lớn trong lịch sử sự sống. Nguồn gốc của xương bàn đạp và sự chuyển đổi của nó từ xương hỗ trợ hàm thành xương cái bắt đầu diễn ra khi cá lên trên cạn. Sự kiện lớn khác diễn ra trong quá trình hình thành các loài thú, khi các xương phía sau hàm của bò sát trở thành xương đe và xương búa của chúng ta.

Bây giờ chúng ta hãy đi sâu thêm vào bên trong tai – tới phần tai trong.

TAI TRONG – CÁC DỊCH LỎNG CHUYỂN ĐỘNG VÀ LÔNG UỐN CONG

Di chuyển qua tai ngoài, đi sâu hơn vào bên trong tai, qua màng nhĩ và ba xương tai giữa là bạn đến ở phần sâu bên trong sọ. Ở đây bạn sẽ thấy tai trong gồm các ống và một số túi chứa đầy dịch lỏng. Ở người, cũng giống như các loài thú khác, các ống xương có hình dạng vỏ ốc rất dễ quan sát trong phòng thí nghiệm về giải phẫu học.

Tai trong có các phần khác nhau được sử dụng cho các chức năng khác nhau. Một phần được sử dụng để nghe, một phần khác cho chúng ta biết đầu chúng ta nghiêng về phía nào, và còn một phần nữa được sử dụng để ghi nhận tốc độ tăng tốc hoặc dừng lại của phần đầu chúng ta. Để thực hiện những chức năng này, tai trong hoạt động theo gần như cùng một cách.

Một số phần của tai trong chứa đầy một chất dịch có thể chuyển động. Các tế bào thần kinh chuyên biệt đưa các phần nhô ra giống lông nhung vào trong dịch này. Khi dịch lỏng chuyển động, các lông nằm ở đầu của các tế bào thần kinh uốn cong. Khi những lông này uốn cong, các tế bào thần kinh gửi một xung điện tới não bộ, nơi nó được ghi nhận dưới dạng âm thanh, vị trí hoặc gia tốc.

Để hình dung ra cấu trúc cho chúng ta biết đầu của mình đang ở đâu trong không gian, hãy tưởng tượng tới một “quả cầu tuyết” bên trong có tượng Nữ thần Tự do. Quả cầu được làm bằng nhựa trong và chứa đầy dịch. Khi bạn lắc quả cầu này, dịch lỏng sẽ chuyển động và “tuyết” sẽ rơi lên Nữ thần Tự do. Bây giờ hãy hình dung quả cầu chất lỏng được làm từ một màng linh động. Hãy cầm nó lên và nghịch nó, toàn bộ cấu trúc sẽ chuyển động khiến dịch bên trong chảy mạnh. Cơ chế này, ở một phạm vi nhỏ hơn rất nhiều, diễn ra bên trong tai của chúng ta. Khi chúng ta cúi đầu, những cỗ máy này sẽ chuyển động, gây ra một chuỗi sự kiện thông thường: dịch bên trong chảy mạnh làm uốn cong phần nhô ra giống lông của dầy thần kinh và một xung điện được truyền về não bộ.

Mỗi lần bạn nghiêng đầu, các viên đá nhỏ xíu trong các túi chứa đầy dịch chuyển động. Khi đó chúng làm uốn cong đầu dây thần kinh dạng lông bên trong túi dịch và tạo ra một xung điện truyền tới não bộ của bạn để nói rằng “Đầu bạn đang bị nghiêng.”

Trong cơ thể chúng ta, toàn bộ hệ thống này thậm chí còn được tăng tính nhạy cảm nhờ sự có mặt của các cấu trúc giống đá rất nhỏ ở trên mặt màng. Khi chúng ta cúi đầu, các viên đá nhấn mạnh sự chuyển động của màng khiến dịch lỏng chuyển động mạnh hơn. Điều này làm gia tăng độ nhạy của hệ thống, cho phép chúng ta nhận biết những khác biệt nhỏ về vị trí của cơ thể. Hãy nghiêng đầu, các viên đá nhỏ trong đầu bạn sẽ di chuyển.

Bạn có thể tưởng tượng ra mức độ khó khăn khi sống trong không gian bên ngoài trái đất. Các cảm biến của chúng ta được sinh ra để làm việc trong trọng trường của trái đất chứ không phải trong module hạ cánh của tàu vũ trụ trong tình trạng không trọng lượng. Khi lơ lửng trong không gian, mắt của chúng ta ghi nhận một phiên bản trên và dưới, cảm biến của tai trong hoàn toàn lẫn lộn, nó rất dễ khiến chúng ta bị say. Say không gian là một vấn đề thực sự đáng lo ngại do những nguyên nhân này.

Cách chúng ta cảm nhận tốc độ lại dựa trên phần khác của tai trong được nối với hai phần trước. Có ba ông chứa dầy dịch bên trong tai; mỗi khi chúng ta tăng tốc hoặc dừng lại, dịch lỏng trong ống di chuyển, khiến các tế bào thần kinh uốn cong và kích thích một dòng điện.

Toàn bộ hệ thống chúng ta sử dụng để nhận biết vị trí và thay đổi tốc độ được nối với cơ mắt của chúng ta thông qua các liên kết trong não chúng ta. Chuyển động của mắt sẽ được sáu cơ nhỏ gắn với vách bên của nhãn cầu kiểm soát. Các cơ co lại để di chuyển mắt lên, xuống, sang trái và phải. Chúng ta có thể tự ý cử động mắt của mình bằng cách co những cơ này mỗi khi chúng ta quyết định nhìn theo một hướng mới; nhưng một số đặc tính thú vị nhất của những cơ này liên quan tới hoạt động vô tình của chúng. Chúng làm mắt của chúng ta chuyển động liên tục, thậm chí chúng ta không cần nghĩ về điều đó.

Mỗi khi chúng ta tăng tốc độ, dịch lỏng trong tai trong sẽ di chuyển mạnh. Sự di chuyển được chuyển thành một xung thần kinh và gửi lên não bộ.

Để thử độ nhạy của mối liên kết cơ – mắt này, hãy cử động đầu của bạn về phía trước và phía sau trong khi nhìn vào trang giấy. Giữ mắt cố định ở một vị trí khi bạn di chuyển đầu.

Điều gì đã xảy ra trong thí nghiệm này? Mắt của bạn nhìn cố định vào một điểm trong khi đầu thì chuyển động. Chuyển động này dễ dàng tới mức bạn coi nó là bình thường, nhưng nó cực kỳ phức tạp. Toàn bộ tám cơ4 trong cả hai mắt phản ứng với chuyển động của đầu. Các cảm biến trong đầu bạn, những cơ quan mà tôi sẽ mô tả trong phần tiếp theo, sẽ ghi lại hướng và vận tốc chuyển động của đầu. Những tín hiệu này được truyền lên não và sau đó não gửi tín hiệu báo cho các cơ mắt vận hành. Hãy nghĩ tới điều này lần sau khi bạn nhìn chằm chằm vào một điểm trong khi dịch chuyển đầu. Hệ thống này có thể không hoạt động, và hiện tượng mất chức năng này cho chúng ta biết nhiều điều về tình trạng sức khỏe chung của chúng ta.

Cách dễ dàng để nhận biết mối liên hệ giữa mắt và tai trong là can thiệp vào mối liên hệ đó. Một cách con người thực hiện điều này là nốc quá nhiều rượu. Uống nhiều thức uống có cồn sẽ khiến chúng ta làm các điều ngớ ngẩn bởi vì sự tự chủ giảm đi. Uống trên mức quá nhiều làm cho chúng ta quay cuồng. Và sự quay cuồng thường báo trước một buổi sáng tồi tệ phía trước, dư vị khó chịu, với quay cuồng hơn, buồn nôn và đau đầu.

Khi chúng ta uống quá nhiều, chúng ta đang đưa nhiều cồn vào máu của mình, trong khi dịch bên trong các ống tai của chúng ta lúc ban đầu chứa rất ít cồn. Tuy nhiên, từ từ, cồn khuếch tán từ máu vào dịch lỏng của tai trong.

Cồn nhẹ hơn dịch lỏng, do đó kết quả của sự khuếch tán là dịch lỏng trong tai chúng ta loãng hơn. Sự thay đổi về độ đặc giống như khi rót cồn vào một cốc dầu olive. Cũng giống như dầu di chuyển xung quanh cốc khi cồn được rót vào, dịch lỏng trong tai xáo trộn mạnh. Sự đối lưu gây tác hại lớn làm chúng ta thiếu kiểm soát. Các tế bào lông thần kinh của chúng ta bị kích thích và bộ não nghĩ rằng chúng ta đang chuyển động. Nhưng chúng ta không chuyển động; chúng ta nằm bẹp ở một góc hoặc ngay ở quầy bar. Bộ não của chúng ta bị đánh lừa.

Vấn đề lan tới đôi mắt của chúng ta. Bộ não cho rằng chúng ta đang quay, và nó truyền thông tin này tới cơ mắt của chúng ta. Mắt co lại theo một hướng (thường về bên phải) khi chúng ta cố gắng nhìn theo một vật chuyển động từ bên này sang bên kia. Nếu bạn mở mí mắt ai đó đang rất say, bạn có thế thấy sự co giống hệt nhau, gọi là chứng rung giật nhãn cầu. Cảnh sát biết hiện tượng này rất rõ và thường kiểm tra hiện tượng này ở những người bị dừng xe vì lái xe loạng choạng.

Dư vị khó chịu dữ dội sau khi say liên quan tới một phản ứng hơi khác biệt. Ngày hôm sau cuộc chè chén say sưa, gan của bạn đã thực hiện chức năng loại bỏ cồn ra khỏi máu một cách cực kỳ hiệu quả. Quá hiệu quả, vì chúng ta vẫn còn cồn trong các ống tai. Lượng cồn sau đó khuếch tán từ dịch lỏng trở lại máu và khi làm như vậy, một lần nữa nó khiến dịch lỏng chuyển động: lại quay cuồng lần nữa. Hãy xem người uống nhiều chất cồn mà đêm trước bạn nhìn thấy mắt co sang bên phải và quan sát anh ta sau khi say. Mắt anh ta có thể vẫn co, nhưng theo hướng đối diện.

Chúng ta có thể cảm ơn lịch sử tiến hóa cùng với cá mập và cá xương vì điều này. Nếu bạn từng cố bắt một con cá hồi châu Mỹ, thì bạn đang đối mặt với cơ quan tiền thân của tai trong chúng ta. Như mọi người câu cá đều biết, cá hồi chỉ xuất hiện ở một số phần nhất định của dòng suối, thông thường ở những nơi chúng có thể kiếm ăn tốt nhất trong khi tránh được loài săn mồi. Thường thì những chỗ như vậy nằm dưới bóng râm và ở chỗ nước xoáy của dòng chảy. Những nơi lý tưởng để cá to sống là sau các tảng đá lớn hoặc thân cây cổ. Cá hồi, giống như tất cả các loài cá xương, có một cơ chế cho phép chúng cảm nhận dòng nước và chuyển động của nước xung quanh chúng, gần giống như một cơ quan xúc giác.

Bên trong da và xương của cá xương là những thụ thể cảm giác nhỏ bé được sắp xếp dọc theo cơ thể và đầu. Những thụ thể này tạo thành các bó nhỏ từ đó đưa các phần lồi giống lông nhỏ vào trong một túi chứa đầy dịch gọi là cơ quan cảm giác đường bên (neuromast). Nó giúp chúng ta nhớ lại quả cầu tuyết bên trong có tượng Nữ thần Tự do. Cơ quan cảm giác đường bên giống một quả cầu nhỏ xíu với các đầu dây thần kinh nhỏ vào bên trong. Khi nước chảy xung quanh cơ thể cá, nó làm biến dạng túi nhỏ này, do đó uốn cong các đầu mút thần kinh dạng lông. Gần giống toàn bộ hệ thống nằm trong tai của chúng ta, cơ quan này sau đó gửi một tín hiệu phản hồi tới não bộ và tạo cho cá cảm giác về tình trạng nước xung quanh chúng. Cá mập và cá xương có thể biết rõ hướng dòng nước chảy và một số loài cá mập thậm chí còn phát hiện sự nhiễu loạn của nước, chẳng hạn do các con cá khác bơi gần chúng gây ra. Chúng ta đã sử dụng một phiên bản của hệ thống này khi chúng ta cử động đầu mà cố định điểm nhìn, và chúng ta đã thấy điểm nhìn bị lệch khi chúng ta mở mí mắt của một người say ở đoạn đầu của phần này ra. Nếu tổ tiên chung của chúng ta với cá mập và cá xương sử dụng một số loại dịch lỏng ở tai trong khác, ví dụ loại không bị khuấy động mạnh khi bổ sung cồn vào, chúng ta sẽ không bao giờ bị quay cuồng khi say rượu.

Nếu bạn nghĩ rằng tai trong của mình và cơ quan cảm giác đường bên ở cá là những phiền bản của cùng một thứ, bạn đã đi đúng hướng. Cả hai cơ quan đều có nguồn gốc từ loại mô giống nhau trong quá trình phát triển và chúng có chung một cấu trúc. Nhưng cơ quan nào có trước: cơ quan đường bên hay tai trong của chúng ta? Dẫn chứng cho câu hỏi này không đầy đủ. Nếu bạn quan sát các mẫu hóa thạch đầu tiên có đầu, những sinh vật khoảng 500 triệu năm tuổi, bạn sẽ thấy các lỗ nhỏ ở lớp giáp ngoài thể hiện chúng đã có các cơ quan cảm giác đường bên. Không may, chúng ta không biết nhiều về tai trong của sinh vật này vì thiếu bằng chứng lưu giữ ở vùng đầu. Cho tới khi có thêm bằng chứng, chúng ta có một trong hai sự lựa chọn: hoặc tai trong của chúng ta bắt nguồn từ cơ quan cảm giác đường bên hoặc ngược lại. Về bản chất, cả hai kịch bản này đều phản ánh một nguyên lý mà chúng ta thấy ở phần nói về cơ thể. Các cơ quan có thể xuất hiện để thực hiện một chức năng và theo thời gian chỉ đuợc tái thiết lập mục đích sử dụng để thực hiện các chức năng mới.

Trong tai của chúng ta, tai trong đã mở rộng ra. Phần tai trong được sử dụng cho thính giác, cũng giống như các loài thú khác, có kích thước rất lớn và xoắn. Các sinh vật nguyên thủy hơn, như lưỡng cư và bò sát, có tai trong không vặn xoắn và đơn giản. Rõ ràng, tổ tiên các loài thú của chúng ta đã sở hữu một kiểu nghe mới và tốt hơn. Điều tương tự cũng xảy ra với các cấu trúc cảm nhận gia tốc. Chúng ta có ba kênh để ghi lại gia tốc vì chúng ta nhận biết không gian theo ba chiều. Loài cá nguyên thủy nhất sở hữu những kênh này, một loại cá không hàm giống cá bám, chỉ có một kênh. Sau đó, chúng ta thấy hai kênh ở một loại cá nguyên thủy khác. Cuối cùng, hầu hết cá xương hiện đại và các động vật có xương sống khác có ba kênh giống như chúng ta.

Chúng ta thấy rằng tai trong của chúng ta có lịch sử phát triển bắt nguồn từ những loài cá nguyên thủy nhất. Đáng chú ý, các neuron thần kinh bên trong dịch lỏng của tai thậm chí còn có một lịch sử cổ xưa hơn.

Những neuron này (được gọi là tế bào lông) có những đặc điểm đặc biệt mà không thấy ở neuron khác. Với đầu mút dạng lông mịn, trong đó có một “lông” dài và một loạt lông nhỏ, những neuron này nằm theo một hướng cố định trong tai trong của chúng ta và trong cơ quan cảm giác đường bên của cá. Gần đây, người ta tìm kiếm các tế bào này ở các sinh vật khác và thấy chúng không chỉ có ở động vật có cơ quan cảm giác như chúng ta mà còn có ở các động vật không có đầu. Chúng được tìm thấy ở các sinh vật như Amphioxus mà chúng ta đã gặp ở Chương 5, không có tai, mắt, đầu hoặc hộp sọ. Các tế bào lông xuất hiện vào thời điểm này để thực hiện các chức năng khác trước khi các cơ quan cảm giác của chúng ta xuất hiện.

Một phiên bản nguyên thủy của tai trong chúng ta được gắn dưới da cá. Các túi nhỏ – cơ quan cảm giác đường bên (neuromast) – được phân bố xung quanh cơ thể. Khi chúng uốn cong, chúng cung cấp cho cá thông tin về mức độ thay đổi của dòng chảy.

Tất cả những cấu tạo này đương nhiên được ghi nhận trong gene của chúng ta. Nếu người hoặc chuột có đột biến làm mất chức năng của gene gọi là Pax 2, thì tai trong sẽ có cấu tạo không bình thường. Pax 2 hoạt động ở vùng tai và dường như khởi động một chuỗi phản ứng hoạt hóa gene dẫn tới quá trình phát triển của tai trong. Tìm kiếm gene này ở các động vật nguyên thủy hơn và chúng ta thấy Pax 2 hoạt động ở đầu và thật kỳ lạ là ở các cơ quan cảm giác đường bèn. Cơ quan khiến chúng ta quay cuồng khi say và cơ quan cảm giác dòng nước ở cá có chung các gene: bằng chứng về một lịch sử tiến hóa chung.

SỨA VÀ NGUỒN GỐC CỦA TAI VÀ MẮT

Giống với Pax 6 đã được chúng ta thảo luận ở phần trước về mối liên hệ của nó với mắt, Pax 2 là một gene quan trọng trong tai, có vai trò thiết yếu trong việc phát triển bình thường của tai. Thật thú vị, mối liên hệ giữa Pax 2 và Pax 6 cho thấy tai và mắt có thể đã có lịch sử tiến hóa chung từ rất xa xưa.

Đây là thời điểm mà sứa hộp tham gia vào câu chuyện của chúng ta. Những người đi bơi ở Australia biết rõ loại sứa này vì chúng có nọc cực kỳ độc. Loại sứa này khác biệt với hầu hết những loài khác ở chỗ chúng có mắt, hơn hai mươi mắt. Hầu hết các mắt này là những hố đơn giản trải khắp bề mặt biểu bì của sứa. Những đôi mắt khác nằm trên cơ thể rất giống với mắt của chúng ta, sở hữu một loại giác mạc, một thủy tinh thể và thậm chí một cấu trúc thần kinh giống chúng ta.

Sứa không có gene Pax 6 hay Pax 2: chúng tiến hóa trước khi các gene này xuất hiện. Nhưng trong các gene của sứa hộp, chúng ta thấy có điểm đáng chú ý. Gene hình thành nên mắt không phải Pax 6 như chúng ta mong đợi mà là một dạng pha trộn có cấu trúc của cả hai gene Pax 6 và Pax 2. Nói một cách khác, gene này trông giống như một phiên bản nguyên thủy của gene Pax 6 và Pax 2 ở các động vật khác.

Các gene chính kiểm soát mắt và tai của chúng ta tương ứng với một gene đơn lẻ ở các sinh vật nguyên thủy hơn như sứa. Có lẽ bạn đang nghĩ “Thế thì sao?”. Mối liên hệ cổ xưa giữa các gene của tai và mắt giúp chúng ta hiểu được những điều quan sát thấy ở các phòng khám trong bệnh viện ngày nay: một số dị tật bẩm sinh ở người ảnh hướng tới cả mắt và tai trong. Tất cả những điều này phản ánh mối liên hệ sâu sắc của chúng ta với các sinh vật nguyên thủy như sứa hộp có nọc độc.