Bạch tuộc nhấm nháp con mồi bằng giác hút trên xúc tu
Các protein siêu chuyên biệt giúp bạch tuộc và mực có thể nếm mùi vị các bề mặt bằng giác hút trên xúc tu của chúng — và những protein này được điều chỉnh phù hợp với lối sống của từng loài động vật.
Bạch tuộc và mực đều sử dụng giác hút trên các chi của chúng để vật lộn và nếm thử mùi vị con mồi của chúng. Hai nghiên cứu mới đây đã mô tả cách những loài động vật này “nếm bằng cách chạm vào” — và cách quá trình tiến hóa đã trang bị cho chúng khả năng cảm nhận hoàn hảo, phù hợp với lối sống của chúng. Hai nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature vào ngày 12/4.
Nghiên cứu trình bày chi tiết cấu trúc của các cơ quan thụ cảm trong giác hút của động vật. Các thụ thể này truyền thông tin, giúp sinh vật nếm các chất hoá học trên bề mặt một cách độc lập, không bị trộn lẫn với vị của những chất trôi nổi trong nước.
Xúc tu chứa nhiều tế bào thần kinh hơn não
Động vật chân đầu – bao gồm bạch tuộc và mực – từ lâu đã mê hoặc các nhà thần kinh học bởi bộ não và hệ thống giác quan của chúng không giống với bất kỳ loài động vật nào khác. Ví dụ, bạch tuộc có nhiều tế bào thần kinh ở xúc tu hơn ở não trung tâm: cấu trúc này khiến mỗi xúc tu hoạt động độc lập như thể nó có bộ não riêng. Và các nhà nghiên cứu từ lâu đã biết rằng hàng trăm giác hút trên mỗi xúc tu có thể vừa cảm nhận vừa nếm được vị của môi trường xung quanh. (Động vật chân đầu là một lớp động vật thân mềm gồm mực ống, bạch tuộc, mực nang và ốc anh vũ. Lớp này bao gồm phần lớn các động vật sống dưới biển với đặc trưng là cơ thể đối xứng, phần đầu nổi bật, và có nhiều xúc tu được phát triển từ chân của các động vật thân mềm nguyên thủy).
Trong quá trình nghiên cứu loài bạch tuộc hai đốm California (Octopus bimaculoides), nhà sinh vật học phân tử Nicholas Bellono tại Đại học Harvard (Cambridge, Massachusetts) và nhóm của ông bắt gặp một cấu trúc đặc biệt trên bề mặt tế bào xúc tu của loài vật này. Bellono nghi ngờ rằng cấu trúc này hoạt động như một cơ quan tiếp nhận chất hóa học trong môi trường của bạch tuộc. Ông quyết định liên hệ với nhà sinh học thần kinh Ryan Hibbs tại Đại học California San Diego, người nghiên cứu các thụ thể có cấu trúc tương tự như cấu trúc của bạch tuộc mà nhóm của Bellono tìm thấy: cả hai loại đều bao gồm năm protein dạng cuống được nhóm lại để tạo thành một ống rỗng.
Khi các nhà nghiên cứu xem xét bộ gen của bạch tuộc, họ đã tìm thấy 26 gen liên quan đến các protein dạng cuống này, các protein này có thể được xáo trộn để tạo ra hàng triệu tổ hợp năm phần riêng biệt giúp phát hiện các vị khác nhau. Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng các thụ thể của bạch tuộc có xu hướng liên kết với các phân tử “nhờn” không hòa tan trong nước, chứng tỏ chúng được tối ưu hóa để phát hiện hóa chất trên các bề mặt như da cá, đáy biển hoặc trứng của bạch tuộc.
Các tác giả cho rằng việc có nhiều loại phân tử trong các giác hút sẽ giúp bạch tuộc nhanh chóng xác định vị của bề mặt là gì mà không cần phải gửi thông tin này đến não để xử lý.
Gợi mở những câu hỏi
Trong nghiên cứu thứ hai trên tạp chí Nature, Bellono, Hibbs và các đồng nghiệp của họ đã nghiên cứu cách thức các thụ thể hóa học này phát triển ở động vật chân đầu. Các thụ thể này dường như tiến hóa từ những thụ thể mà nhiều sinh vật khác sử dụng để gửi tín hiệu qua hệ thần kinh.
Các nhà nghiên cứu đã so sánh các thụ thể của bạch tuộc với những thụ thể được tìm thấy trong các giác hút xúc tu của mực pyjama sọc (Sepioloidea lineolata ). Họ phát hiện ra rằng các thụ thể của mực phản ứng với những phân tử tạo ra vị đắng. Điều này chứng tỏ mùi vị đặc biệt này là cơ sở để một con mực đưa ra quyết định chọn lựa con mồi.
Phân tích bộ gen của mực và bạch tuộc cho thấy các thụ thể đã tiến hóa độc lập sau khi tổ tiên của mực và bạch tuộc tách ra từ khoảng 300 triệu năm trước, mỗi loài định hình các đặc tính mới theo thời gian. Chúng có nhu cầu phát triển các loại cơ quan cảm nhận khác nhau tùy theo phương thức săn mồi: mực trôi nổi trong nước, nhìn thấy con mồi và phóng các xúc tu để bắt nó, nghĩa là giác hút của chúng không nếm được cá cho đến khi chúng chạm vào nó. Nhưng đối với bạch tuộc, loài có xu hướng chìm dưới đáy biển và dò dẫm đi tìm con mồi, việc có nhiều giác hút xúc tu nhạy cảm là rất quan trọng.
Bạch tuộc dường như săn mồi bằng xúc giác nhiều hơn là bằng thị giác. Trong một nghiên cứu trước đây, các nhà khoa học tại Đại học Minnesota đã phát hiện chúng thường thăm dò cua và các con mồi khác hơn là săn đuổi chúng. “Chúng lang thang quanh rạn san hô và suy đoán bằng cách thò xúc tu vào lỗ”, Trevor Wardill, giáo sư sinh thái học tại Đại học Minnesota, người nghiên cứu về tầm nhìn của bạch tuộc và các loài động vật chân đầu khác, cho biết.
Các xúc tu của bạch tuộc “cực kỳ linh hoạt”, ông nói thêm, chúng có khả năng sắp xếp các bước chuyển động một cách đa dạng, tưởng chừng như ngẫu nhiên. Nghiên cứu cho thấy mỗi xúc tu đóng một vai trò cụ thể trong quá trình săn mồi. Song chúng chuyển động quá nhanh, và xoáy nước đã che khuất từng bước chuyển của chúng, khiến mắt thường không thể nhận biết nếu không theo dõi lại bằng camera tốc độ cao.
Các nhà khoa học đã quan sát cách săn mồi của bạch tuộc và phát hiện sinh vật này hầu như luôn sử dụng xúc tu thứ hai tính từ giữa thân để tóm lấy con mồi; và khi cần hỗ trợ, chúng dùng xúc tu gần nhất với xúc tu trên. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng bạch tuộc dùng những chiến thuật khác nhau để săn các con mồi khác nhau: Chúng di chuyển và bắt cua bằng chiến thuật “nhảy dù”; còn với tôm – vốn nhanh nhẹn và nhạy cảm với các chuyển động, chúng sẽ vươn các xúc tu một cách rón rén.
Tại một số quốc gia, bạch tuộc nằm trong danh sách những động vật thực nghiệm cần phải gây mê trước khi giải phẫu mà giải phẫu. Ở Anh, những loài động vật thân mềm như bạch tuộc cũng được coi trọng và bảo vệ bằng pháp luật như những loài động vật có xương sống khác. Nhiều thử nghiệm cho thấy chúng có cả trí nhớ dài hạn và ngắn hạn. Một số nghiên cứu chỉ ra rằng chúng thực hiện các hành động theo ý thức. Chúng thậm chí có thể tìm đường ra khỏi mê cung, phân biệt các hình khối, bắt chước hành vi của loài khác, học cách chơi trò chơi.
Mỗi nghiên cứu tựa như một mảnh ghép hé lộ về đời sống lý thú của loài sinh vật này. “Thật thú vị khi có thể thu được nhiều thông tin chi tiết nhanh chóng như vậy”, Cliff Ragsdale, nhà sinh vật học tiến hóa tại Đại học Chicago, Illinois, nhận định. Ông cho rằng những phát hiện này đặt ra nhiều câu hỏi cần giải đáp, bao gồm cả cách thức các giác hút gửi thông tin đến não của bạch tuộc và cách thức não diễn giải thông tin đó.
Đinh Thư tổng hợp
Nguồn:
How octopuses taste with their arms
Octopuses prefer certain arms when hunting and adjust tactics to prey
