by Những bước nhảy của loài ếch vốn được coi là kỳ quan của tiến hóa. Khi bạn thấy một con ếch nhún người, nén hông ra sau và rồi bật trên đôi chân của nó– hai chiếc lò xo sinh học có sức mạnh bậc nhất thế giới động vật – con ếch đang thực hiện một cú nhảy kinh điển làm nên thương hiệu cho giống loài mình.
Và rồi nó bay trong không trung, duỗi thẳng chân như những vận động viên nhảy xa điệu nghệ. Hai chân trước của con ếch gập lại trước khi duỗi về phía trước, tiếp đất và đỡ lấy toàn bộ cơ thể ục ịch của nó đang lao đi như một viên đạn đại bác.
“Ộppp”, con ếch lại như dính lấy mặt đất sau khi đã vẽ một đường parabol hoàn hảo trong không trung. Tất cả chỉ diễn ra trong khoảng thời gian của một cú nháy mắt.
Hầu hết các loài ếch đều có thể nhảy với khoảng cách gấp 10-20 lần chiều dài cơ thể mình, trung bình là 1,5 mét. Cá biệt, loài ếch mũi nhọn Nam Phi có thể thực hiện cú nhảy xa tới 3,3 mét, nghĩa là gấp 44 lần kích thước của chúng.
Với tỷ lệ đó, một vận động viên nhảy xa cao 1m7 phải nhảy qua quãng đường dài 74,8 mét thì mới phá được kỷ lục của loài ếch. Con số tương đương chiều dài của 2 chiếc máy bay Airbus A320 cộng lại.
Bây giờ, nếu bạn muốn thắng được loài ếch trong cuộc thi nhảy xa, bạn sẽ phải chọn một đối thủ vừa sức với mình.
Tin vui là có một loài ếch vụng về như vậy. Một loài ếch sẽ bị chấm 0 điểm trong bất kỳ cú nhảy nào của mình. Bởi chúng luôn luôn nhảy như thế này đây:
Màn trình diễn mà bạn vừa xem là một phần của công trình nghiên cứu đăng trên tạp chí Science Advances. Trong đó, các nhà khoa học đang cố gắng giải mã tại sao trên đời lại có một loài ếch nhảy những cú nhảy tiền đình như vậy?
Hai chân sau của nó cứng đơ, con ếch xoay vòng trên không như một vũ công ba lê nhưng lại ngã xuống thẳng cẳng. Thay vì tiếp đất nhẹ nhàng bằng chân trước, con ếch khi thì đập ngực, khi thi đập lưng và thậm chí cả đầu của mình xuống đất.
Và rồi nó nằm kềnh ra, ăn vạ ở đó như một lời trách móc với Thượng Đế: Tại sao tiến hóa lại tạo ra một kẻ thất bại như mình?
Chào mừng bạn đến với câu chuyện của cóc bí ngô: Loài ếch có những cú nhảy tiền đình
Đầu tiên phải nói rằng bạn có thể gọi chúng là cóc, hoặc ếch đều được. Tất cả các loài cóc đều là ếch và đều thuộc chi Anura, nghĩa là “những con trưởng thành không đuôi”. Chúng chính là bộ lưỡng cư có dân số lớn nhất hành tinh với hơn 7.500 loài.
Có điều, cóc đã bị phân biệt đối xử vì vẻ ngoài xù xì và cục mịch của chúng. Những con cóc thường sống trên cạn là chủ yếu nên chân chúng không có màng, hay bò và đùi sau thì ngắn ngủn.
Ngược lại, không phải loài ếch nào bạn cũng có thể gọi là cóc được. Bởi những con ếch có niềm kiêu hãnh riêng của chúng. Ếch có nước da trơn nhẵn, chúng dành nhiều thời gian hơn sống dưới nước, có màng chân và đùi dài. Ếch vì vậy thường nhảy cao và xa hơn cóc.
Vậy có lẽ, chúng ta nên gọi chúng là cóc bí ngô cho phù hợp (trên thực tế nếu bạn tìm “ếch bí ngô” trên Google, kết quả trả về chỉ toàn là món ăn).
Như đã nói, cóc bí ngô có danh pháp khoa học là Brachycephalus. Chúng thường được tìm thấy sống trong các khu rừng phía đông nam Brazil. Cóc bí ngô là một trong những loài ếch nhỏ nhất thế giới, với chiều dài cơ thể chỉ khoảng 9,5 -13,5 mm. Nghĩa là một con cóc như thế này có thể ngồi gọn trên móng tay cái của bạn.
Loài họ hàng gần nhất của nó này là ếch bọ chét (Psyllophryne) cũng hiếm khi dài quá 10 mm. Rồi còn một loạt các loài ếch nhỏ khác sống ở phía đông bắc Brazil và Cuba như B. darkside, B. margaritatus, B. pulex, Eleutherodactylus iberia và E. limbatus. Tất cả chúng đều có kích thước cơ thể tính bằng milimet.
Các nhà khoa học cho biết thu nhỏ kích thước là một lợi thế tiến hóa của cóc Brachycephalus. Những con cóc bí ngô này cần ít thức ăn hơn khi chúng có cơ thể nhỏ. Hơn nữa, vì diện tích cơ thể bé, chúng cũng có thể ẩn mình tốt hơn trên nền rừng, rúc vào phía dưới những chiếc lá khô mà không bị phát hiện bởi những kẻ săn mồi lớn.
Tuy nhiên, khi một loài ếch thu nhỏ kích thước cơ thể của chúng xuống, vấn đề bắt đầu xuất hiện. Đó chính là thứ khiến loài cóc bí ngô có những cú nhảy tiền đình như vậy.
Trong nghiên cứu mới của mình, Richard Essner và các đồng nghiệp đã kiểm tra chân của những con cóc bí ngô, để xem có vấn đề gì với những cái chân nhỏ bằng que tăm của chúng hay không.
Essner phát hiện những con cóc bí ngô chỉ có 3 ngón chân chức năng, ít hơn các loài ếch khác, nhưng toàn bộ cơ bắp chân của chúng vẫn hoạt động tốt. Kỹ thuật nhảy của con ếch cũng không có vấn đề gì. Chúng vẫn bật khá cao và xa trong nửa đầu của cú nhảy. Điều bất thường chỉ xảy ra ở nửa sau của cú nhảy, khi con ếch tiếp đất.
Dường như chúng không xác định được cao độ của mình, không canh được khoảng thời gian cơ thể ở trên không trung và thậm chí bị mất cả phương hướng của mặt đất.
Để tìm hiểu lý do tại sao, Essner và Marcio Pie, một nhà sinh vật học tại Đại học Edge Hill, Vương quốc Anh, đã tiến hành một thí nghiệm. Họ đưa những con cóc bí ngô và máy chụp cắt lớp (CT) để xem liệu có vấn đề gì xảy ra với bộ phận tiền đình của sinh vật này hay không?
Bởi nếu đối chiếu những cú nhảy của chúng với dáng đi và những cú ngã loạng choạng của bệnh nhân tiền đình, dường như có một nét tương đồng đáng kể.
Chúng ta biết hệ tiền đình được ví như một chiếc gimbal trong não bộ, thứ có chức năng ổn định hình ảnh về thế giới mà chúng ta nhìn thấy, đồng thời giữ cho cơ thể của chúng ta được thăng bằng.
Hệ tiền đình nằm sâu trong ống tai, với 3 ống bán khuyên chứa đầy chất lỏng. Các ống bán khuyên này nằm chếch nhau 90 độ, với lớp lót chứa rất nhiều sợi lông nhỏ. Khi chúng ta đi bộ, cơ thể rung lắc sẽ làm dịch chuyển các chất lỏng sệt trong ống bán khuyên của hệ tiền đình.
Chất lỏng dịch chuyển khiến các sợi lông nhỏ đu đưa qua lại theo từng chuyển động, chúng gửi các tín hiệu này về não bộ, nơi hệ thống xử lý thần kinh của chúng ta phân tích các rung động và khử chúng giúp thị giác và cơ thể luôn cảm thấy được thăng bằng.
Đó là khi hệ tiền đình gặp vấn đề, hoặc khi bạn bước xuống từ một chiếc đu quay, hệ tiền đình và dịch lỏng bị nhiễu loạn sẽ khiến bạn bị chóng mặt, đi đứng không vững và buồn nôn.
Cấu tạo hệ tiền đình.
Vấn đề với những con cóc bí ngô cũng xảy ra ở đó, bên trong những kênh bán khuyên siêu nhỏ
Hóa ra khi một loài ếch thu nhỏ kích thước cơ thể của chúng, não bộ và hệ tiền đình trong ốc tai của chúng cũng bị thu nhỏ đến ngưỡng tới hạn. Các nhà khoa học trước đây từng phát hiện ra những loài ếch nhỏ có thể bị điếc, khiến chúng không nghe thấy tiếng kêu của bạn tình trong mùa giao phối.
Vấn đề với những con cóc bí ngô thậm chí còn nghiêm trọng hơn. Essner và Pie cho biết khi họ nhìn vào hệ tiền đình trong ốc tai của những con ếch này, chúng nhỏ đến nỗi gần như vô dụng. Cả ba kênh bán khuyên chứa dịch lỏng đều hẹp đến mức kinh ngạc. “Chúng tôi thậm chí phải đo chúng bằng micromet”, Pie nói.
Trên thực tế, cóc bí ngô chính là loài sở hữu một trong những cấu trúc tiền đình nhỏ nhất từng được ghi nhận ở động vật có xương sống, khi chúng vẫn phát triển đầy đủ. Và hệ quả của kỷ lục đó là gì?
Mỗi khi con cóc bí ngô nhảy lên không trung, chất lỏng trong hệ tiền đình của chúng không dịch chuyển mà vẫn bị ma sát làm dính vào hai bên thành của ống bán khuyên. “Nó giống như bạn đang hút một cốc si-rô trong khi bóp chặt ống hút lại, dịch lỏng không có cùng gia tốc với chuyển động của chúng”, Marguerite Matherne, một kỹ sư cơ khí tại Đại học Northeastern giải thích.
Sự gián đoạn này khiến con cóc bí ngô cuối cùng không định vị được tư thế của nó trong không gian. Mặc dù đã nhảy lên không trung, nó không biết khi nào thì mình sắp rơi xuống để chuẩn bị cho cú tiếp đất an toàn.
Essner và Pie gọi sự vụng về này bằng một uyển ngữ là “cú hạ cánh không kiểm soát”. Tất cả những con cóc bí ngô, với tất cả những cú nhảy của chúng đều mắc cùng một lỗi như vậy. “Chúng nhảy như những kẻ say bí tỷ trong suốt cuộc đời mình”, Pie nói.
Bây giờ, nếu tiến hóa đã thu nhỏ những con ếch tới độ làm mất chức năng tiền đình của chúng, câu hỏi tiếp theo đặt ra là liệu những con ếch này có thể tồn tại trong một thế giới phức tạp được hay không?
Trên thực tế, bản năng nhảy của loài ếch chính là thứ chúng đã phát triển để trốn thoát kẻ săn mồi. Khi một con ếch cảm thấy nguy hiểm đang rình rập, chúng sẽ nhảy biến. Và bạn hiếm khi vồ được chúng, đúng không nào?
Pie cho biết trên thực tế, dù những con cóc bí ngô nhảy rất vụng về, bạn cũng hiếm khi bắt được chúng. “Có khi hai người chúng tôi đi kiếm cả ngày cũng chỉ có thể bắt về được một con”, anh nói.
Đó là bởi những con cóc bí ngô đã sử dụng một chiến lược trốn tránh khác. Khi chúng gặp nguy hiểm, chúng vẫn sẽ nhảy. Nhưng cú tiếp đất vụng về kia hóa ra lại giúp con ếch chui tọt vào những tán lá rậm rạp dưới nền rừng. Bây giờ, con ếch chỉ cần nằm thẳng cẳng ở đó, bất động. Sẽ hiếm có loài ăn thịt nào tìm được chúng nữa.
Ở Brazil, loài cóc bí ngô vẫn phát triển rất mạnh. Nền rừng nhiệt đới cũng cung cấp cho chúng rất nhiều thức ăn, nhiều loài côn trùng mà loài ếch nhỏ xíu này vẫn có thể săn và ăn được. Trong những chuyến săn mồi, những con cóc bí ngô di chuyển rất rón rén và chậm rãi, giống như những con tắc kè hoa.
Với tốc độ này, hệ tiền đình của chúng vẫn có thể đảm nhận nhiệm vụ cân bằng cho cơ thể. “Và chúng vẫn sống ổn”, Essner nói. Chỉ có điều, anh không biết tới đây, tiến hóa có tiếp tục thu nhỏ cóc bí ngô và khiến hệ tiền đình của chúng mất thêm chức năng hay không?
“Nếu lũ cóc tiếp tục nhỏ đi, chúng có thể sẽ không còn chức năng tiền đình nữa”, Pie nói. Khi đó, không biết chúng sẽ phải đi lại và nhảy nhót như thế nào.
