Kỳ giông lửa châu Âu nổi bật với cơ thể đen điểm những mảng vàng cảnh báo độc tính. Nhưng dưới ánh sáng cực tím, loài lưỡng cư quen thuộc này còn bộc lộ một đặc điểm bất ngờ.
Các vùng da và chất tiết từ tuyến da phát huỳnh quang xanh lục và xanh lam lục. Một số chất tiết vẫn phát sáng hơn 24 giờ sau khi nguồn chiếu rời khỏi cơ thể.
Các nhà khoa học cho rằng hiện tượng này có thể liên quan đến giao tiếp hoặc cảnh báo kẻ săn mồi, song chức năng thực sự và hợp chất tạo ra ánh sáng vẫn chưa được xác định.
Ánh sáng ẩn dưới những mảng vàng
Kỳ giông lửa châu Âu, tên khoa học Salamandra salamandra, là loài lưỡng cư sống ở các khu rừng ẩm, vùng núi và gần suối. Màu đen-vàng tương phản mạnh trên cơ thể từ lâu đã được xem là dấu hiệu cảnh báo đối với những loài săn mồi: con vật có thể tiết ra các chất độc để tự vệ.
Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học phát hiện những vùng màu vàng trên cơ thể kỳ giông có thể phát huỳnh quang khi được chiếu tia cực tím. Ánh sáng phát ra chủ yếu mang sắc xanh lục và xanh lam lục, nổi bật ở mặt bụng và hai bên thân.
Đây là hiện tượng huỳnh quang sinh học (biofluorescence). Một chất hấp thụ ánh sáng ở bước sóng nhất định, trong trường hợp này là tia cực tím, rồi phát lại năng lượng dưới dạng ánh sáng có bước sóng dài hơn, có thể nhìn thấy bằng mắt người.
Cần phân biệt hiện tượng này với phát quang sinh học (bioluminescence), như ở đom đóm. Đom đóm tự tạo ánh sáng thông qua phản ứng hóa học, trong khi sinh vật phát huỳnh quang cần nguồn sáng bên ngoài để kích hoạt hiện tượng.
Nhóm nghiên cứu do Bernat Burriel-Carranza, nhà nghiên cứu tại Bảo tàng Khoa học Tự nhiên Barcelona, dẫn đầu. Công trình có sự tham gia của các nhà khoa học tại Viện Hóa sinh thái Max Planck ở Đức và Viện Sinh học Tiến hóa thuộc Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Tây Ban Nha cùng Đại học Pompeu Fabra. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Royal Society Open Science.
Điều đáng ngạc nhiên là kỳ giông lửa đã được nghiên cứu về sinh học và độc chất trong nhiều thập niên, nhưng đặc tính huỳnh quang này chưa được mô tả trước đó trong các công trình mà nhóm khảo sát.
Chất tiết độc cũng phát huỳnh quang
Các nhà khoa học không chỉ quan sát ánh sáng trên da. Họ còn nhận thấy những chất tiết từ tuyến da của kỳ giông phát huỳnh quang và có thể duy trì đặc tính này hơn 24 giờ sau khi được giải phóng khỏi cơ thể.
Kết quả cho thấy hiện tượng không chỉ là một hiệu ứng quang học trên bề mặt da. Nó còn liên quan đến các tuyến tiết, vốn đóng vai trò quan trọng trong cơ chế phòng vệ hóa học của loài vật.
Kỳ giông lửa tạo ra các hợp chất độc thuộc nhóm alkaloid steroid, trong đó có samandarine. Những chất này giúp ngăn cản kẻ săn mồi tấn công hoặc ăn thịt chúng.
Việc chất tiết độc đồng thời phát huỳnh quang khiến các nhà nghiên cứu đặt câu hỏi liệu ánh sáng có bổ sung chức năng cho hệ thống phòng vệ này hay không. Nếu các động vật săn mồi nhìn thấy ánh sáng phát ra từ chất tiết, nó có thể làm tăng khả năng nhận biết rằng con mồi không dễ bị ăn.
Tuy nhiên, nghiên cứu chưa chứng minh hợp chất gây huỳnh quang chính là chất độc samandarine. Các nhà khoa học cũng chưa xác định được chính xác phân tử nào tạo ra ánh sáng xanh. Nhóm cho rằng có thể tồn tại một hợp chất chưa từng được nhận diện ở loài kỳ giông này.
Andrés E. Brunetti, nhà nghiên cứu tại Viện Hóa sinh thái Max Planck và đồng tác giả chính, cho biết phát hiện đặc biệt bất ngờ bởi hóa học của chất tiết trên da kỳ giông đã được nghiên cứu trong thời gian dài nhưng chưa có báo cáo rõ ràng về hiện tượng này.
Tín hiệu giao tiếp hay cách cảnh báo kẻ săn mồi?
Nhóm nghiên cứu đưa ra hai khả năng chính về chức năng sinh học của huỳnh quang.
Thứ nhất, ánh sáng có thể giúp kỳ giông nhận diện nhau hoặc giao tiếp trong môi trường rừng tối, nơi tầm nhìn bị hạn chế bởi thảm thực vật dày. Những tín hiệu xanh lục hoặc xanh lam lục có thể tạo ra điểm sáng nhỏ trên các mảng da vàng, giúp con vật dễ được phát hiện hơn trong những điều kiện ánh sáng nhất định.
Thứ hai, huỳnh quang có thể góp phần làm nổi bật màu sắc cảnh báo. Nếu những loài săn mồi có khả năng cảm nhận bước sóng thích hợp, hiệu ứng này có thể bổ sung cho tín hiệu đen-vàng vốn đã nổi bật vào ban ngày.
Martin Kaltenpoth, giám đốc bộ phận nghiên cứu cộng sinh côn trùng tại Viện Hóa sinh thái Max Planck và đồng tác giả nghiên cứu, nhận định rằng hiện tượng có một số đặc điểm phù hợp với giả thuyết giao tiếp. Tuy vậy, ông cũng lưu ý cần kiểm tra xem động vật có thực sự nhìn thấy và phản ứng với tín hiệu huỳnh quang trong tự nhiên hay không.
Đây là giới hạn quan trọng. Một chất có thể phát sáng rõ dưới đèn cực tím trong phòng thí nghiệm chưa chắc tạo ra tín hiệu đủ mạnh dưới ánh trăng hoặc ánh sáng tự nhiên. Cũng chưa rõ các loài săn mồi và những con kỳ giông khác có hệ thị giác đủ nhạy để nhận biết hiệu ứng này hay không.
Nhóm nghiên cứu đang tiếp tục xác định cấu trúc hóa học của hợp chất tạo huỳnh quang và tìm hiểu chức năng của nó. Việc giải mã phân tử này có thể giúp xác định đặc tính xuất hiện từ đâu, có liên quan đến độc tố hay không và liệu nó có đem lại lợi thế sinh tồn.
Phát hiện mới trong bảo tồn lưỡng cư
Kỳ giông lửa được Liên minh Bảo tồn Thiên nhiên Quốc tế xếp vào nhóm dễ bị tổn thương trong Sách đỏ. Loài này chịu sức ép từ sự phá hủy và chia cắt môi trường sống, cũng như những biến đổi trong hệ sinh thái rừng ẩm.
Khám phá về huỳnh quang chưa trực tiếp mang lại một phương pháp bảo tồn mới. Tuy nhiên, hiểu rõ hơn về cách loài vật giao tiếp, phòng vệ và lựa chọn môi trường sống có thể giúp các nhà nghiên cứu đánh giá đầy đủ hơn nhu cầu sinh thái của chúng.
Phát hiện cũng nhắc rằng những loài động vật quen thuộc vẫn có thể sở hữu đặc điểm sinh học chưa được nhận diện, nhất là khi đặc điểm ấy chỉ bộc lộ dưới điều kiện quan sát đặc biệt. Trong trường hợp kỳ giông lửa, ánh sáng cực tím đã giúp phát hiện một hiện tượng mà mắt người thường không nhận ra trong điều kiện bình thường.
Dẫu vậy, bí ẩn lớn nhất vẫn chưa được giải đáp: chất nào tạo ra ánh sáng xanh và vì sao kỳ giông lửa có đặc điểm này? Cho đến khi các thí nghiệm tiếp theo làm rõ cơ chế và hành vi liên quan, khả năng giao tiếp hoặc cảnh báo kẻ săn mồi vẫn là những giả thuyết hấp dẫn, chứ chưa phải kết luận đã được xác nhận.
