Vì sao ếch có thể ở lâu trong nước mà không bị chết ngạt

Từ lâu, Regimbartia attenuata đã được biết đến là một loại bọ cánh cứng nhỏ xíu, nhưng kỹ năng sống sót của nó mới chỉ được công bố vào thứ Hai (4/8) vừa qua trên truyền thông khắp các nước trên thế giới.

Đây thực sự là một tin tức độc đáo bởi không có nhiều loài sinh vật trên Trái đất có thể sống sót sau khi bị nuốt chửng, chu du qua hệ tiêu hoá và rồi “thoát" ra ngoài bằng hậu môn và tiếp tục cuộc sống như thể vừa trải qua một cuộc phiêu lưu. Hiện các nhà khoa học chỉ ghi nhận một số con ốc vẫn bình an sau chuyến "du lịch" qua bụng cá và chim.

Chuyên gia Shinji Sugiura, Khoa Nông sinh học, ĐH Kobe (Nhật Bản) đã đặt những con bọ nước bé xíu trong 1 hộp có 5 loài ếch khác nhau. Và phần lớn các con bọ đã “tẩu thoát" qua đường hậu môn của ếch.

Ảnh: Đại học Shinji Sugiura/Kobe 

Trong nghiên cứu, Sugiura đã cho những con bọ vào hộp cùng với lũ ếch, 15 con bọ đã bị ăn và 93% sống sót sau 4 tiếng chu du trong hệ tiêu hoá của ếch. Một số con bọ cánh cứng bị “ngộp" trong chất thải rắn của ếch nhưng chúng nhanh chóng hồi phục và quay trở về cuộc sống bình thường.

Do ếch không có răng nên chúng hiếm khi giết chết được con mồi trước khi nuốt. Vì vậy hệ tiêu hoá sẽ làm việc này và nghiền thức ăn thành dưỡng chất. Nhưng hệ tiêu hoá của ếch đã “bất lực" trước bọ cánh cứng Regimbartia attenuata. Chắc chắn lũ bọ cánh cứng này có gì đó đặc biệt bởi một loại bọ khác (Enochrus japonicus) bị nuốt và không con nào sống sót, bị thải ra khoảng hơn 1 ngày sau.

“Rõ ràng loại bọ cánh cứng này đã chủ động bò ra khỏi hậu môn ếch. Mặc dù ếch ăn chúng rất dễ dàng nhưng 90% số bọ cánh cứng bị nuốt đã “đào tẩu" được sau 6 tiếng bị nuốt vào bụng ếch và thật ngạc nhiên là chúng vẫn sống”, Shinji Sugiura viết trong nghiên cứu.

Ảnh: ĐH Shinji Sugiura/Kobe

Không ai biết chính xác các con bọ cánh cứng đã tìm đường trong bụng ếch thế nào nhưng Sugiura biết chúng cần chân để di chuyển. Nhà nghiên cứu đã dính sáp vào chân các con bọ và tất cả những con này đều chết, ra khỏi cơ thể ếch theo đường phân.

Trong khi phần lớn những con bọ được tự do di chuyển đã sống sót và rời khỏi bụng ếch chỉ sau vài giờ. Nhà nghiên cứu ghi nhận con bọ “đào tẩu" ra khỏi cơ thể ếch nhanh nhất là chỉ trong 7 phút.

Chính thói quen sống dưới nước đã giúp bọ cánh cứng này tẩu thoát. Lớp vỏ cứng khiến dịch tiêu hoá không thể nghiền nát chúng và khả năng thở bằng các túi khí giấu dưới cánh đã giúp chúng không bị ngạt thở. Đặc biệt, bằng cách nào đó, những con bọ này đã kích hoạt ếch “mở" hậu môn. Bình thường các cơ vòng hậu môn sẽ đóng kín và Shinji Sugiura hiện đang nghiên cứu cơ chế này.

Bản thân Shinji cũng rất ngạc nhiên khi thực hiện thí nghiệm về khả năng sống sót sau khi chu du trong hệ tiêu hoá ếch của loài bọ cánh cứng R. attenuata.

Harry Nguyễn

Theo DM

Con người thử thai khiến con ếch tuyệt chủng

Nguồn hình ảnh, Getty Images

Khi chúng ta biết được điều gì đã xảy ra thì đã quá muộn.

"Hồi thập niên 1980, không ai nghĩ rằng loài ếch đang dần biến mất. Các nhà khoa học trấn an rằng 'đừng hoảng sợ, chúng tôi cần có số liệu thống kê chứng minh điều này, hơn nữa những biến động của quần thể theo thời gian là điều tự nhiên', v.v... và v.v...," Tiến sĩ Lee Berger của Đại học James Cook ở Úc cho biết.

Sự trở lại thần kỳ của hổ Amur từ bờ vực tuyệt chủng

Tê tê, loài vật quý bị buôn lậu nhiều nhất thế giới

Một loài vật tuyệt chủng có thể đe dọa cả thế giới

"Phải đến khi Hội nghị Thế giới về Loài Bò sát - Lưỡng cư diễn ra vào năm 1990, các nhà nghiên cứu mới buộc phải thừa nhận rằng loài ếch đang dần biến mất, và rằng họ không thể tìm thấy chúng trong tự nhiên, cũng không biết tại sao điều này xảy ra và làm thế nào để giải quyết vấn nạn này."

Thảm họa tự nhiên này đã xảy ra ngay từ thập niên 1970, khi loài ếch bắt đầu lặng lẽ biến mất dần khỏi các dòng sông, đầm lầy và rừng rậm trên thế giới, do mối đe dọa ngầm mới: Batrachochytrium dendrobatidis, một loài nấm gây bệnh chết chóc cho ếch.

Còn được gọi là "chytrid", loài nấm này từ từ khiến cho ếch chết ngạt do chúng cản trở hoạt động hô hấp qua da của vật chủ. Ếch nhiễm bệnh có thể tử vong chỉ trong vòng một tuần. Cứ thế, các quần thể ếch dường như biến mất chỉ sau một đêm.

"Thật là sốc khi theo dõi ​​sự lây lan của căn bệnh này trong thời gian thực cách đây 15 năm," Jamie Voyles, phó giáo sư tại Đại học Nevada nói. "Ở Panama, rất nhiều nơi trong rừng nhiệt đới từng đinh tai nhức óc với dàn đồng ca của các động vật lưỡng cư. Chúng đã từng vô cùng đông đúc; bạn thậm chí không thể đi xuyên qua khu rừng mà không lo sợ sẽ giẫm phải chúng. Vậy mà đến mùa hè năm sau tất cả đã không còn một mống."

Giống như sự biến mất của tiếng chim hót đã cảnh báo các nhà khoa học về tác động kinh hoàng của thuốc trừ sâu dính ngoài vỏ trứng, sự yên tĩnh kỳ lạ của khu rừng nhiệt đới đã báo cho các nhà sinh vật học biết có điều gì đó không ổn.

Nguồn hình ảnh, Getty Images

Chụp lại hình ảnh,

Chú ếch đáng yêu ngồi trên chiếc lá

Nạn nhân nổi tiếng nhất là loài cóc vàng Costa Rica (Incilius periglenes), vốn đã biến mất từ 1989. Loài ếch với cách ấp trứng kỳ quặc ở Úc (Rheobatrachus), là loài mang ếch con trong bao tử, cũng đã tuyệt chủng.

Sinh tồn ở môi trường cao nhất, khắc nghiệt nhất

Kiến lửa kết bè vượt lũ ở rừng Amazon

Những người Neanderthal cuối cùng trước ngày tuyệt chủng

Khó mà nắm chắc có bao nhiêu loài ếch đã bị tuyệt chủng bởi nấm chytrid, nhưng một nghiên cứu gần đây ước tính khoảng 200 loài đã bị xóa sổ bởi loài nấm này.

Nhiều loài hiện đang mấp mé bờ vực tuyệt chủng sau khi bị càn quét bởi dịch nấm, căn bệnh đã tác động đến 700 loài ếch trên toàn thế giới.

"Những người cao tuổi nói rằng những ngọn núi ở Úc từng rất ồn ào bởi tiếng ếch Corroboree kêu - chúng đông đến mức người dân từng bắt chúng làm mồi câu cá. Hiện chỉ quần thể ếch này chỉ còn chưa đến 100 con trong tự nhiên," Tiến sĩ Berger cho biết.

Ngày nay, những con ếch Corroboree còn sót lại đã được cách ly trong một khu bảo tồn ngoài trời rộng 30 mét vuông được quây lại bằng hàng rào kim loại cao 3m. "Tuy đây không phải là giải pháp lý tưởng nhưng nó đã đem lại thành công," bà nói.

Không thể xem nhẹ kết quả 'chẩn bệnh' của bà. Tiến sĩ Berger đã nghiên cứu nấm chytrid ngay từ những ngày đầu; bà là một trong những người cùng phát hiện ra loài nấm này, theo dõi chúng để làm luận án tiến sĩ và mô tả chúng trên tạp chí PNAS vào năm 1998.

Lây lan ra toàn thế giới

Người ta tin rằng việc buôn bán quốc tế đối với loài ếch có vuốt châu Phi (ếch Xenopus laevis) - một loài động vật được sử dụng rộng rãi làm công cụ thử thai hồi thập niên 1950 và 1960 - đã khiến cho loài nấm này lây lan mạnh ra môi trường tự nhiên.

Việc thử thai hồi đó được thực hiện bằng cách bơm nước tiểu của người phụ nữ vào dưới da của con ếch cái. Nếu người phụ nữ có thai thì sau từ 5-12 tiếng, trên lớp da ếch sẽ nổi lên những đốm mụn đen trắng kích thước cỡ 1mm, và kết quả được đánh giá là chính xác nhất trong số các biện pháp thử thai cùng thời.

Loài lưỡng cư châu Phi này chung sống hòa bình với nấm chytrid trong môi trường bản địa, nên chúng có khả năng kháng nấm nhất định. Tuy nhiên các loài lưỡng cư ở những nơi khác thì lại không may mắn như vậy.

Vào thời điểm Berger xác định được nấm chytrid vào năm 1998, nó đã có mặt tại mọi châu lục, trừ Nam Cực.

Bởi vì da của động vật lưỡng cư có tính thẩm thấu, chúng dễ bị tổn thương bởi bất kỳ yếu tố môi trường nào tác động lên lớp biểu bì của chúng, chẳng hạn như thuốc trừ sâu, phân bón, bức xạ UV và dược phẩm trong nước thải.

Vì động vật lưỡng cư sống ở cả dưới nước lẫn trên cạn, chúng lại càng dễ bị ảnh hưởng bởi bất kỳ mối đe dọa nào từ môi trường.

Không có gì ngạc nhiên khi một số nhà sinh vật học coi động vật lưỡng cư như "những con chim hoàng yến trong mỏ than": chúng có thể báo hiệu những thảm họa môi trường lớn ngay khi mọi thứ chỉ vừa bắt đầu.

Theo ước tính chính thức gần đây nhất của cuộc Điều tra Động vật lưỡng cư Toàn cầu vào năm 2004, 43% động vật lưỡng cư được liệt kê là đang suy giảm và 30% đang bị đe dọa ở mức độ đáng kể (cao hơn hẳn so khoảng 25% ở động vật có vú và khoảng 10% ở các loài chim). Những con số "chính thức" này đã lỗi thời hơn một thập kỷ, và hiện nay hầu hết giới nghiên cứu các loài bò sát - lưỡng cư tin rằng 50% động vật lưỡng cư nằm trên bờ vực tuyệt chủng trong vòng 5 năm tới.

"Dịch bệnh không bận tâm tới đường ranh giới của các khu vườn quốc gia - đã có nhiều loài tuyệt chủng trong các khu bảo tồn rừng nguyên sơ, đẹp đẽ," Tiến sĩ Simon Clulow từ Đại học Newcastle, Úc, cho biết.

"Điều quan trọng là phải nhận ra rằng chính nấm chytrid là căn bệnh tàn phá tự nhiên kinh khủng nhất từng xuất hiện, và nó sẽ không sớm biến mất. Tôi muốn tiếp tục nghiên cứu cách chống loại căn bệnh này trong phần còn lại của sự nghiệp cuộc đời tôi."

Cơ hội phục hồi

Tiến sĩ Clulow đã có một phát hiện đáng lạc quan. Trong các thí nghiệm ngoài trời, ông nhận ra chỉ cần tăng độ mặn của nước lên 0,5 ppt (0.5 phần triệu ppm) là đủ để giảm đáng kể tỷ lệ nhiễm bệnh và tăng tỷ lệ sống sót cho ếch.

"Thực sự là chỉ cần tăng nhẹ độ mặn. Bạn thậm chí có thể uống cả ly nước này mà không hề cảm thấy vị mặn," - Tiến sĩ Clulow nói.

Tuy kỹ thuật này không đem lại tác dụng trong mọi hình thái môi trường tự nhiên, nhưng với các ao nhỏ hoặc môi trường nhân tạo, mẹo đơn giản này sẽ là một cách dễ dàng giúp các nhà sinh vật học bảo vệ loài ếch mà không gây tác động đáng kể lên phần còn lại của hệ sinh thái.

Trong một nghiên cứu khác sắp được công bố trên tạp chí Conservation Physiology, Tiến sĩ Clulow báo cáo thành công trong việc tạo ra các phôi và một cá thể trưởng thành về mặt sinh sản từ mô tinh hoàn được bảo quản lạnh của các cá thể đực thuộc loài ếch lùn miền Đông (Litoria fallax).

Ông nói rằng đây là một bằng chứng cho thấy các công nghệ hỗ trợ sinh sản có thể được ứng dụng trong tương lai để phục hồi các quần thể loài đang trên bờ vực tuyệt chủng.

Nguồn hình ảnh, Getty Images

Chụp lại hình ảnh,

Dwarf Tree Frog - ếch lùn miền Đông

"Chúng ta cần phải sẵn sàng giải cứu các 'quần thể đảm bảo hồi phục tối thiểu' khỏi dịch bệnh trong môi trường tự nhiên và đưa chúng vào các chương trình nhân giống trong môi trường nhân tạo, đồng thời sử dụng các công cụ hiện đại để phục hồi chúng," Tiến sĩ Clulow cho biết.

Còn Tiến sĩ Berger cho biết, một trọng tâm nghiên cứu chính khác nên là xác định các yếu tố di truyền giúp một số loài hoặc cá thể ếch có khả năng kháng bệnh mạnh mẽ hơn những loài khác.

"Nếu tìm ra được các yếu tố di truyền khiến một số loài ếch miễn dịch, chúng ta có thể xem xét việc vận dụng chọn lọc nhân tạo hoặc chuyển gene để lai tạo ra các dòng ếch kháng nấm rồi thả chúng về tự nhiên," bà nói.

Nhìn nhận một cách lạc quan thì các nhà sinh vật học thời nay hiểu biết nhiều hơn về căn bệnh này so với thời thập niên 1980, vì vậy đối với số ít các loài chưa bị nhiễm, các nhà bảo tồn sẽ được trang bị kỹ thuật tốt hơn nhiều để bảo vệ chúng.

Một ưu tiên hàng đầu chính yếu: đảo Papua New Guinea là nơi sinh sống của 6% các loài ếch trên thế giới và là vùng đất rộng lớn nhất mà nấm chytrid chưa lan đến (không tính Nam Cực).

"Cho đến nay, Đảo Papua New Guinea thật may mắn, chứ tôi nghĩ rằng việc nấm chytrid lây lan đến đây chỉ là vấn đề thời gian. Không phải là liệu chúng có tới được không, mà là khi nào," Tiến sĩ Clulow nói.

Nghiên cứu nói rằng một số loài ếch vốn có sẵn các vi khuẩn cộng sinh đã tiến hóa trên da để chống lại nấm gây bệnh. "Ở đảo Papua New Guinea, chúng tôi đã lấy mẫu da của các con ếch và thực hiện phiên mã RNA thông tin để xác định những loài sống trên da của chúng, đồng thời thử nghiệm các giả thuyết khác nhau, như vậy chúng tôi có thể sẵn sàng chiến đấu với nấm chytrid khi chúng lan đến đảo."

Các nhà sinh vật học khác đang nghiên cứu khả năng chế tạo một loại vaccine để phun lên ếch các mẫu phẩm bệnh dịch đã được làm chết, nhằm tạo khả năng chống lại các mầm bệnh sống.

Một lý do khác để lạc quan một cách thận trọng: các quần thể hoang dã dường như đang tiến hóa khả năng chống lại nấm.

Năm nay, Phó giáo sư Voyles báo cáo trên tạp chí khoa học rằng một số quần thể hoang dã ở Panama được hồi phục trở lại bởi vì chúng đã tiến hóa để kháng nấm chytrid ở mức cao hơn.

Tại các khu vực ở Panama nơi bị nhiễm nấm lâu năm, Voyles nhận thấy loài ếch hề (Atelopus varius) có khả năng kháng bệnh cao hơn.

Điều này cho thấy sự chuyển dịch từ giai đoạn bùng phát dịch sang giai đoạn ổn định hơn của đại dịch, lúc này động vật đã hình thành miễn dịch tự nhiên với nấm.

Mặc dù chỉ có 12% các loài ếch của Panama đã khôi phục số lượng trước khi bùng dịch, phát hiện này gợi ý rằng các loài lưỡng cư trên thế giới có khả năng phục hồi và ổn định một cách tự nhiên.

"Đó chỉ là một tập hợp nhỏ của tất cả các loài đã bị suy giảm, nên nó không phải là cách đơn giản để kết thúc vấn đề. Tuy vậy nó vẫn mang lại cho tôi một tia hy vọng," Voyles nói. "Chúng tôi vẫn truyền một thông điệp kêu gọi thế giới chung tay giải quyết dịch bệnh này, bởi vì vẫn còn những loài nấm chytrid khác là mối hiểm hoạ ngầm."

Ngăn chặn dịch bệnh

Vào tháng Năm, một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã báo cáo trên tạp chí Science rằng họ đã truy ra xuất xứ của nấm Batrachochytrium dendrobatidis: đó là Hàn Quốc hồi giữa thế kỷ 20.

Việc xác định được nguồn gốc của nấm có thể sẽ giúp ta ngăn chặn các đợt bùng phát tương tự. Hàn Quốc là nơi có nhiều loài nấm có khả năng lây lan ra toàn cầu. Đã có một loài nấm cùng chi họ, Batrachochytrium salamandrivorans, đang càn quét loài kỳ nhông trên toàn thế giới.

Các nhà khoa học chỉ mới báo cáo về phát hiện của mầm bệnh này vào năm 2013, vì vậy dịch bệnh này đối với kỳ nhông vẫn đang ở giai đoạn đầu.

Nguồn hình ảnh, Getty Images

Chụp lại hình ảnh,

Một chú ếch trên khúc gỗ

"Sẽ còn có thêm nhiều cuộc tuyệt chủng trong các loài lưỡng cư nếu tốc độ tăng dân số của chúng và nguồn lực mà chúng ta dành cho bảo tồn không theo kịp tốc độ dịch bệnh," Kerry Kriger từ tổ chức bảo tồn ếch Save The Frogs nói.

"Chúng tôi không thể làm gì để ngưng các cuộc tuyệt chủng vào lúc này - nhưng những gì chúng tôi có thể làm là ngăn chặn hoạt động buôn bán quốc tế đối với động vật lưỡng cư, vốn là nguyên nhân lớn nhất đằng sau sự lây lan của nấm chytrid thời ban đầu.

"Chừng nào chúng ta còn vận chuyển cả trăm triệu cá thể các động vật lưỡng cư mỗi năm để bán làm vật nuôi và làm thức ăn, các bệnh trên động vật lưỡng cư sẽ còn tiếp tục lây lan cùng với chúng.

"Ví dụ, bang California trong suốt một thập kỷ đã nhập khẩu ễnh ương bò bị nhiễm chytrid, nhưng chính quyền đã không làm gì để ngăn chặn hoạt động nhập khẩu."

Giáo sư Karen Lips từ Đại học Maryland, người đã nghiên cứu sự bùng phát dịch chytrid trong 20 năm, đồng ý rằng bước phòng ngừa lớn nhất mà chúng ta có thể thực hiện là hạn chế buôn bán quốc tế động vật lưỡng cư làm vật nuôi và thực phẩm.

"Chúng ta cần có luật mới, theo đó yêu cầu phải có hoạt động kiểm tra và kiểm dịch động vật nhập khẩu. Hiện giờ, mọi người có thể dễ dàng mua một con ếch chưa được chứng nhận sạch bệnh và nếu nó chết họ chỉ đem chôn ngoài sân, mà đó rất có thể là một nguồn lây nhiễm mới," bà nói. "Dựa trên những gì họ đã thấy ở Hàn Quốc vừa qua, chúng ta biết sẽ còn nhiều bệnh nấm chytrid ở động vật lưỡng cư đang hoành hành."

Ngoài loài nấm trên kỳ giông mới, loài dơi ở Bắc Mỹ đã bị tác động bởi một loại bệnh nấm lạ gọi là "hội chứng mũi trắng", và loài rắn ở lục địa này đang bị xóa sổ bởi một loài nấm có tên là Ophidiomyces ophiodiicola chỉ mới được các nhà khoa học định danh trong năm 2015.

"Chytrid là căn bệnh tồi tệ nhất mà chúng tôi từng thấy trong giới động vật hoang dã, nên điều ít nhất chúng tôi có thể làm là rút ra bài học từ các dịch bệnh hiện tại và áp dụng cho các mầm bệnh mới và đang bùng lên," Giáo sư Lips cho biết. "Cùng với việc con người thay đổi xu hướng di cư và biến đổi khí hậu, chúng ta sẽ còn thấy thêm dịch bệnh mới."

Giáo sư Berger đồng ý rằng dịch nấm chytrid là lời cảnh tỉnh để đưa ra các quy định mới và vận động nguồn lực hòng ngăn chặn các dịch bệnh mới trước khi chúng gây ra thảm họa toàn cầu.

"Việc thiếu nỗ lực toàn cầu và nguồn tài trợ chuyên dùng khiến chúng tôi bất lực," Giáo sư Berger nói. "Phải nhớ rằng lý do nhiều loài chưa bị tuyệt chủng là nhờ sự cống hiến của một số cá nhân đã bằng mọi giá cứu chúng khỏi bờ vực diệt vong. Nếu không có công lao của họ tình hình còn tồi tệ hơn rất nhiều."

Bài tiếng Anh đã đăng trên BBC Earth.