Điều thú vị là các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng, sự xuất hiện của những chiếc gai này có liên quan đến một gene duy nhất, gọi là LOG. Gene này đã đóng vai trò quan trọng trong quá trình tiến hóa lặp đi lặp lại của gai trên các loài cây khác nhau, và đó chính là chìa khóa giúp chúng tồn tại trong tự nhiên.
Zachary Lippman, một nhà di truyền học thực vật tại Cold Spring Harbor Laboratory, đã bắt đầu tìm hiểu về những chiếc gai khi nghiên cứu một nhóm cây trồng bao gồm cà chua, khoai tây và cà tím. Điều thú vị là, mặc dù những cây trồng này không có gai nhưng các loài hoang dã có họ hàng gần với chúng lại sở hữu những chiếc gai sắc nhọn.
Trong quá trình nghiên cứu, nhóm của Lippman đã phát hiện rằng một biến thể đặc biệt của gene LOG chỉ xuất hiện ở các loài cây hoang dã có gai. Gene LOG không phải là một phát hiện mới mẻ đối với các nhà thực vật học, vì từ lâu họ đã biết rằng gene này có vai trò trong việc sản xuất hormone giúp các tế bào thực vật phát triển. Tuy nhiên, trong loài cà tím hoang dã, một phiên bản đặc biệt của gene LOG đã cho phép sự phát triển của gai.
Nhóm nghiên cứu đã tiếp tục thí nghiệm trên hai loài cà tím khác, và kết quả đều cho thấy rằng, chính gene LOG là nguyên nhân tạo ra gai trên các loài cây hoang dã. Theo Lippman, các biến thể của gene LOG này đã độc lập tích lũy những đột biến qua các thế hệ để hình thành nên những chiếc gai, trong khi các phiên bản khác của gene LOG vẫn thực hiện nhiệm vụ ban đầu là giúp cây phát triển.
Phát hiện về gene LOG không chỉ giúp các nhà khoa học hiểu thêm về quá trình tiến hóa của gai, mà còn mở ra những hướng đi mới trong việc biến đổi gene thực vật để loại bỏ những chiếc gai không mong muốn. Lippman và đồng nghiệp đã thử nghiệm trên một loài cây hoang dã của Úc, thường được gọi là "nho sa mạc", với quả ngọt nhưng thân cây đầy gai. Sau khi nhóm nghiên cứu cắt bỏ gene LOG khỏi ADN của cây, họ nhận thấy rằng cây hoàn toàn không còn gai, mở ra tiềm năng mới trong việc phát triển các loài cây trồng dễ thu hoạch và an toàn hơn.
Vivian Irish, một nhà sinh học tiến hóa tại Đại học Yale, cho biết phát hiện này là một ví dụ điển hình về sự tiến hóa hội tụ - quá trình mà những đặc điểm giống nhau phát triển độc lập nhiều lần trong lịch sử sự sống. Bà nhấn mạnh rằng thay vì tạo ra một cách hoàn toàn mới để phát triển các gai này, các loài thực vật đã tái sử dụng gene LOG, một gene đã tồn tại từ trước, cho những mục đích mới.
Sự tiến hóa của gai trên các loài thực vật khác nhau không phải là một điều gì quá mới mẻ. Charles Darwin, người sáng lập ra lý thuyết tiến hóa, đã từng nhận ra rằng những đặc điểm giống nhau có thể phát triển nhiều lần trong lịch sử sự sống. Ví dụ điển hình là cánh của loài dơi và loài chim – cả hai đều tiến hóa để bay, nhưng chúng đã phát triển cánh theo những cách khác nhau: cánh của dơi là màng da căng giữa các ngón tay, trong khi cánh của chim lại được tạo thành từ lông vũ.