Loài rắn này đã tiến hóa khả năng kháng chất độc của cá blowfish – chất độc tetrodotoxin (TTX)– bằng cách săn những con sa giông da nhám cũng có khả năng tiết rachất độc này. Trong khi đó một số con sa giông độc đến nỗi lượng TTXtrong cơ thể nó có thể giết hàng chục người trưởng thành.

Tại sao một con vật nhỏ bé như thế lại có thể tiết ra một lượng chất độc quá lớn như vậy?Câu trả lời nằm ngay trong mối quan hệ  tiến hóa giữa loài sa giông vàloài rắn sọc không độc. Trong phạm vi lãnh thổ chung của hai loài, cảsa giông và rắn đều bị giữ trong vòng tròn truy đuổi: những con rắnkháng TTX khiến chọn lọc tự nhiên  phải tạo ra những con sa giông ngàycàng độc; ngược lại những con sa giông tiến hóa lại buộc chọn lọc tựnhiên ưu tiên tăng cường khả năng kháng độc của rắn.

Trong một bài viết đăng tải ngày 11/3 trên tờ Library of Science:Biology, Charles  Hanifin – nhà nghiên cứu  hậu tiến sĩ thuộc Trung tâmnghiên cứu biển Hopkins tại Standford – cùng đồng nghiệp đã viết rằng ởmột số vùng, loài rắn đã thắng thế trong “cuộc đua vũ trang” nhằm tiến hóa trong mối quan hệ  giữa động vật ăn thịt và con mồi. Đáng ngạc nhiên  là, ở một vài vùng địa lý loài rắn đã phát triển khả năng kháng cự chất độc TTX đến một giới hạn mà chất độc của sa giông không thể bắt kịp.

Loài lưỡng cư độc nhất trên thế giới 

Một số “cư dân” trong quần thể sa giông cóthể sản xuất một lượng chất độc TTX đủ để giết hàng ngàn con chuột hoặclấy đi sinh mạng của 10 đến 20 người. Theo Hanifin, loài sa giông nàycòn độc hơn cả loài ếch có độc nổi danh Nam Mỹ.

Hanifin cho biết: “Một số cá thể sa giông đặc biệt quả thực là đại diện cho loài lưỡng cư độc nhất trên hành tinh  chúng ta”.

Đã từng có những ca tử vong vì chất độc của sa giông. Tờ American Medical Associationcó đăng một bài về trường hợp một người đàn ông  29 tuổi đã chết sau khinuốt một con sa giông dài 8 inch khi bị thách thức. Tờ báo cũng nêu mộttrường hợp khác ở bang Oregon, người đàn ông  26 tuổi đó đã vật lộn đểsống sót sau khi ông ta nuốt 5 con sa giông nhằm thắng cá cược. Ngaysau đó, ông ta thấy chóng mặt, nôn ọe, rồi kiệt sức không thể đi nổimột bước; mặc dù cuối cùng ông ta đã được bác sĩ cứu sống.

Một con rắn Thamnophis sirtalis đang ăn con sa giông tetrodotoxic Taricha granluosa. (Ảnh: Edmund D. Brodie III)

Thoát khỏi "cuộc chạy đua vũ trang”

Thoạt nhìn, số lượng  sa giông và rắn dường như cânbằng với nhau. Những con sa giông độc nhất cùng chung sống với nhữngcon rắn có khả năng kháng độc cao nhất. Những vùng không có sa giôngđộc lại là nơi cư ngụ của những con rắn không có khả năng kháng độc.

Dữ liệu về loài rắn sọc dài do các cộng tác củaHanifin, gồm Edmund Brodie Jr. thuộc đại học  bang Utah và Edmund BrodieIII thuộc đại học  Virginia, thu thập. Họ đã xác định khả năng kháng TTXcủa rắn bằng cách tiêm chất độc vào cơ thể con vật rồi xem con rắn cóthể trườn nhanh đến mức nào. Mặc dù chất độc TTX không thể giết được rắn, nhưng nó làm con vật trở nên chậm chạp trong một khoảng thời gian  nhất định. Những con rắn có khả năng kháng độc thấp di chuyển chậm hơn sau khi tiêm TTX, có những con thậm chí còn bị tê liệt tạm thời.

Để tìm hiểu kĩ càng hơn về mối quan hệ  giữa rắn vàsa giông, Hanifin cùng đồng nghiệp của ông đã làm thí nghiệm với 383con sa giống lấy từ các vùng khác nhau nơi mà hai anh em  nhà Brodie đãtiến hành kiểm tra khả năng kháng độc TTX của loài rắn sọc. Địa điểmtìm kiếm sa giông trải dài dọc theo bờ biển phía tây từ BritishColumbia (tỉnh cực tây của Canada) cho đến trung tâm  California (HoaKì).

Hanifin nhận thấy loài rắn sọc đã chiếm thế thượngphong so với sa giông. Ở 1/3 địa điểm  tiến hành nghiên cứu, những consa giông độc nhất vẫn có thể bị những con rắn có khả năng kháng độcthấp nhất ăn thịt. Điều này có nghĩa là tất cả mọi con rắn đều có thểsăn sa giông mà không cần phải tính toán đến khả năng kháng TTX củachúng. Cũng chính vì thế, chúng cũng không phải chịu đựng một áp lựctiến hóa nào trong việc tăng cường khả năng kháng độc.

Hanifin nói: “Tôi cho rằng loài rắn đã chiến thắng cuộc đua tại những địa điểm  khảo sát này”.

Làm sao rắn đạt được mức kháng độc TTX cao đến thế, trong khi độc của loài sa giông phải chịu lạc hậu phía sau? TheoHanifin, dường như là có rất nhiều gen trong hệ gen của rắn đã tham giavào khả năng kháng độc này; có nghĩa là khả năng kháng TTX ở rắn tiếnhóa vô cùng nhanh và mang tính chất nhảy vọt. Bên cạnh đó, hệ gen củasa giông lại hoạt động  theo một cơ chế khác. Độ độc của sa giông tăngtỉ lệ thuận cùng với kích cỡ của nó.

Hơn nữa, sa giông cũng bị hạn chế bởi đặc điểm sinh học của chính nó. Chúng chỉ có thể kháng TTX mà không thể miễn dịch với nó. Chỉ cần tiêm một vài miligram TTX vào ruột con sa giông cũng có thể khiến nó chết,vì thế nó phải giữ chất độc trong da. Một con sa giông độc nhất có chứakhoảng 14 đến 15 miligram TTX, trong khi một số con rắn sọc có thểkháng đến 100 miligram TTX. Để chứa được một lượng TTX lớn như thếtrong cơ thể, cấu trúc cơ thể con sa giông cần phải đảm bảo tỉ lệ 1phần chất độc/ 9 phần da. Đây là một điều không thể thành hiện thực.

Theo Hanifin, mặc dù loài rắn đã giành chiến thắngtrong cuộc đua nhưng vận may của nó có thể không kéo dài mãi mãi. Cómột số bằng chứng cho thấy rằng khả năng kháng TTX cũng đòi hỏi phảitrả giá. Những con rắn có khả năng kháng độc càng cao thì tốc độ bò củanó càng chậm so với những con có ít hoặc không có khả năng kháng độc.Giả sử khả năng kháng độc siêu mạnh của loài rắn không đem lại lợi íchgì cho nó thì chính khả năng này mang lại cái giá của sự tiến hóa. Conrắn cuối cùng cũng phải suy giảm khả năng kháng độc đến mức tỉ lệ chấtđộc trong sa giông có thể chiếm ưu thế hơn. Mặc dù Hanifin cho biết giảthuyết trên nghe có vẻ đáng tin cậy nhưng vẫn cần phải tiến hành nghiêncứu nhiều năm để khẳng định giả thuyết.

Thu thập và tiến hành thí nghiệm với những con sa giông

Cùng với cha vốn là một bác sĩ chuyên khoa da liễu,Hanifin đã nghiên cứu  một phương pháp xác định mức độ độc của sa giôngbằng cách sử dụng kìm phẫu thuật dùng để lấy da tiến hành sinh thiết.Hanifin đã lấy một miếng da hình tròn đường kính 0,5 centimet trên lưngcon sa giông đã bị gây tê, sau đó cuộn mẫu da lại để phân tích  lượngchất độc trong đó.

Để có được những con số chính xác  là rất khó khăn.Hanifin đã phải dành 2 tháng học kĩ thuật từ các nhà nghiên cứu  cáblowfish tại Nhật Bản. Sau khi đã giải quyết được phần thủ tục, Hanifinvà đồng nghiệp phải mất 5 năm thu thập đủ số lượng  sa giông dùng trongnghiên cứu.

Hanifin cho biết, sa giông là loài vật khá dễ tìm. “Chúngrất hiền. Chúng thường không khó chịu khi bị đụng vào. Nếu bạn đi tìmchúng ở các ao hồ thì chúng dường như đang bồng bềnh ở xung quanh bạn”.

Độc tố của loài sa giống khiến chúng không cần phảilẩn trốn các nhà nghiên cứu  đi ủng cao su. Hanifin đã bắt hầu hết nhữngcon sa giông bằng tay. Ông nói ông không hề ghen tị với những người đibắt rắn khi họ phải rượt đuổi con vật bò trườn thoăn thoắt trên cỏ vàbụi rậm.

Trong quá trình đi thu thập sa giông, Hanifin đãnhận được sự giúp đỡ của mọi người trong phòng thí nghiệm của ông, cácđồng nghiệp thuộc đại học  bang Oregon, đại học  Oregon, các nhà nghiêncứu Washington, California cùng những nhà khoa học  thuộc Ngành cá vàđộng vật hoang dã California.

Hanifin cho biết: “Hàng chục người đã đóng góp cho nghiên cứu  này. Đó quả thực là một sự hỗ trợ lớn”.

Hướng nghiên cứu  trong tương lai của Hanifin bao gồmtìm hiểu thêm về các bệnh ở người bằng cách khám phá hệ gen của rắn sọckháng độc. Chất độc TTX đã ngăn cản tín hiệu điện tử  từ các tế bào thầnkinh bằng cách ức chế hoạt động  của ống Natri. Những con rắn có khảnăng kháng TTX lại có ống Natri bị biến đổi khiến cho chất độc khôngthể nhận ra. Ở người, khiếm khuyết tại các ống Natri có thể gây ra rấtnhiều bệnh nghiêm trọng, trong đó có một vài dạng của chứng động kinh.Những kiến thức  sinh học thu được về ống Natri có thể giúp điều trịnhững căn bệnh này.

Bạn có ý kiến gì về bài viết Rắn qua mặt sa giông độc trong cuộc đua tiến hóa này? Hãy gởi suy nghĩ, bình luận, đánh giá, lời khuyên ... của bạn về bài viết Rắn qua mặt sa giông độc trong cuộc đua tiến hóa bạn tại đây.