Điều bất ngờ khi sinh vật có chu trình sống phức tạp thay đổi nọc độc theo thời gian

Trong thế giới tự nhiên, nhiều loài động vật sử dụng nọc độc (venom) như một vũ khí phòng vệ và săn mồi. Một số loài vật có nọc độc mà chúng ta đã quen thuộc có thể kể tên như sứa biển, ong, rắn, hay cá nóc.

Các nhà khoa học tin rằng nọc độc của một loài động vật không thay đổi theo thời gian. Tuy nhiên, nghiên cứu của tiến sĩ Yehu Moran và các đồng nghiệp tại Alexander Silberman Institute of Life Science, Hebrew University, trên loài hải quỳ (sea anemone) lại cho thấy một hiện tượng hoàn toàn khác: các loài động vật thay đổi nọc độc, điều chỉnh độ độc và công thức nọc độc theo chiều dài chu trình sống để thích nghi với sự thay đổi của vai trò con mồi – thợ săn và của môi trường biển.

Trong nghiên cứu này, Moran và cộng sự quan sát loài Nematostella, họ hàng với sứa biển. Hải quỳ Nematostella thuộc về họ Cnidaria bao gồm cả sứa và san hô. Trong chu trình sống, loài hải quỳ bắt đầu từ trứng. Sau đó chúng trở thành những ấu trùng (larvae) nhỏ li ti có thể bơi lội được nhưng không ăn. Sau cùng, chúng phát triển thành những poly tĩnh hình trụ dài vài centimeter. Ở giai đoạn ấu trùng, Nematostella bị săn đuổi bởi các loài cá lớn hơn; nhưng, khi trưởng thành, chúng trở thành những thợ săn lành nghề với những xúc tu chứa nọc độc (venomous tentacle) làm tê liệt các loài tôm và cá nhỏ.

Nhóm nghiên cứu của tiến sĩ Moran nhận thấy rằng, hải quỳ mẹ để lại một lượng nọc độc trong trứng giúp trứng không bị các loài khác xâm hại. Đến khi là ấu trùng, hải quỳ sản xuất ra một loại nọc độc khiến các động vặt ăn thịt phải phun ra ngay lập tức nếu cắn phải. Khi lớn lên, hải quỳ tăng trưởng và trở thành động vật săn mồi. Lúc này, nọc độc của chúng thích nghi với cách sống mới: hải quỳ giờ đây tiết ra một loại độc khác với lúc còn nhỏ, một loại độc giúp chúng tóm gọn những con tôm và cá nhỏ. Trong giai đoạn tiếp theo của chu trình sống, khi chế độ ăn của hải quỳ Nematostella thay đổi và khi chúng di cư từ vùng biển này sang vùng biển khác, nọc độc của chúng cũng thay đổi theo để phù hợp với nhu cầu mới và với môi trường mới.

Trong bài báo công bố trên tạp chí eLife, Columbus-Shenkar, tác giả đầu, và các cộng sự đánh dấu các tế bào sản xuất nọc độc của hải quỳ nhờ thay đổi di truyền giúp chúng biểu hiện các marker huỳnh quang khác nhau và theo dõi chúng theo thời gian. Các nhà khoa học cũng ghi lại các tương tác quan trọng của Nematostella với các đối tượng khác từ lúc chúng còn là con mồi cho đến khi chúng trở thành động vật đi săn.

Kết quả mà Moron thu được đóng vai trò quan trọng vì từ trước đến nay, đối với các sinh vật có chu trình sống phức tạp, các nhà khoa học chỉ tập trung vào nọc độc của những con trưởng thành. Các hợp chất độc ở ấu trùng của những loài này có cấu trúc khác biệt và có thể mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới cho y học và dược lý học.

Huy Vũ (lượt dịch)

Tài liệu đọc thêm:

1. Columbus-Shenkar, Yaara Y., et al. “Dynamics of venom composition across a complex life cycle.” eLife 7 (2018): e35014.
2. Venomous Creatures Often Change Their Venom Recipe. Lab Manager. 07 March 2018.

Nguồn hình cover: CNN