Các nhà khoa học đã hiểu được tại sao con giun ăn được cả khí thối hydro sulfide này lại to đến thế

Hình ảnh dưới đáng sợ ở nhiều mức độ và chắc hẳn các bạn đã nhìn thấy nó ở đâu đó rồi. Đây là con hà (shipworm – giun thuyền), một giống động vật thân mềm “huyền thoại” được cho là có thể dài được tới 1,5 mét, sống trong một lớp vỏ dày dưới lớp bùn đáy của sông, hồ với hai cái vòi hút thò ra hai bên. Về cơ bản, con vật này rất kì dị.

Các nhà sinh học đã biết tới loài giun này và chất liệu gì làm nên lớp vỏ của chúng, nhưng vẫn chưa tìm được một mẫu vật sống nào về để nghiên cứu. Bí ẩn cứ kéo dài cho tới năm 2010, khi mà một nhà khoa học xem kênh truyền hình của Philippines về hai người thợ lặn tìm kiếm loài giun này, thì họ mới có thể tìm ra nơi trú ngụ của nó.

Vị trí nơi loài giun này sinh sống sẽ được giữ bí mật, bởi lẽ lớp vỏ quý giá kia có giá lên tới 200 USD/cái. Vì thế, các nhà khoa học cần bảo vệ loài vật (dù là kì dị kém đáng yêu này) trước sự nhòm ngó của những kẻ nuôi tham vọng làm giàu trên lưng Mẹ Thiên nhiên. Thông tin ấy được nhà sinh học hải dương Daniel Distel giữ kín trong bản cáo cáo khoa học đăng tải tại Biên bản của Học viện Khoa học Quốc gia.

Thực tình mà nói, thì loài giun thuyền này cũng chẳng khác gì một loài động vật phá hoại: chúng khoan thủng thân thuyền và làm hỏng bến tàu. Trước đây, người ta cho rằng loài giun này chỉ có thể dài được 60 cm, nhưng nhỏ bé mảnh dẻ hơn người anh em (trên ảnh) của mình rất nhiều. Vậy tại sao mà mẫu vật mới bắt được kia to lớn đến thế? Bí ẩn kéo dài từ lâu này có thể sẽ được giải đáp khi mà các nhà khoa học có trong tay một mẫu vật sống.

Trước khi chạm tay được vào mẫu vật có tên khoa học là Kuphus polythalamia này, ông Distel có một giả thuyết rằng loài giun thường thấy có thể ăn thủng gỗ, nhưng không thể tự tiêu hóa chỗ gỗ ăn vào ấy được. Vì thế mang của chúng chứa một loại vi khuẩn đặc biệt, sản xuất ra enzyme để chuyển xuống dạ dày nhằm tiêu hóa cellulose thành đường.

Theo như ông Distel nhận định, thì loài giun này bằng một cách nào đó, sống dựa trên những khúc gỗ mục tại vùng nước nông ở Philippines. Có thể rằng chúng sống như giun đất, bò trườn trong đất, ăn mùn và lọc ra các chất hữu cơ. “Nghe có vẻ hợp lý, nhưng khi chúng tôi thấy rằng phía cuối ống mà giun thuyền sống không hề có lỗ thoát, ý tưởng ‘sống giống giun đất’ đã không thể tồn tại”, Distel nói. Vậy con giun này sẽ đưa chất thải ra ngoài theo đường nào khi mà cuối ống không có đường thoát?

Giun đất.

Lẽ nào loài giun này ăn theo kiểu lọc chất ngay từ ngoài? Có thể con giun to lớn này dùng vòi hút để nhặt ra các sinh vật phù du trong nước. “Chúng tôi không nghĩ rằng động vật phù du là nguồn dinh dưỡng chính của con giun này, bởi lẽ toàn bộ cơ thể chúng phủ đầy mang lọc lớn và cơ quan tiêu hóa của chúng rất tối giản”, nhà vi trùng học Margo Haygood, đồng tác giả của nghiên cứu trên nhận định.

Những tấm mang lớn ấy là một trong những yếu tố nghiên cứu chính. Có thể loài giun lớn này hoạt động giống những con giun ống sống ở những mạch thủy nhiệt lớn dưới lòng biển sâu, sử dụng những vi khuẩn đặc biệt để giúp chúng tiêu hóa khí độc hydrogen sulfide – thứ khí có cả ở các mạch đáy biển và những vũng bùn mục rữa tại đáy nước Philippines.

Khi giáo sư Distel mổ mẫu vật sống đầu tiên ra, ông phát hiện ra vi khuẩn tồn tại trong những mang lớn này, giống hệt với những con giun ống thông thường. Đào sâu nghiên cứu thêm về bộ gen của chúng, họ phát hiện ra thêm những gen của các loài vi khuẩn khác dùng để tiêu hóa, xử lý hydrogen sulfide. Vì thế, họ có thể đưa ra phỏng đoán đầu tiên rằng những con giun thuyền này “ăn” hydro sulfide, rồi nhờ các vi khuẩn cộng sinh tổng hợp thành năng lượng cho vật chủ (là con giun).

Các mạch thải ra hydrogen sulfide dưới đáy biển.

Đó chính là lý do tại sao mang của chúng lại lớn (để chứa vi khuẩn) và hệ thống tiêu hóa của chúng lại nhỏ (vì chẳng cần tới). “Đó là một kiểu hội tụ của các yếu tố tiến hóa”, bà Haygood nói. “Nó rất giống với cách các con giun ống dưới lòng đại dương sinh sống”. Những con giun thuyền này phát triển lớn bởi trong môi trường sống ấy, chẳng có sinh vật nào cạnh tranh thức ăn với chúng vì làm gì có loài nào ăn được hydrogen sulfide.

Và làm cách nào mà những con giun thuyền khổng lồ này khác biệt với người anh em ăn gỗ của mình đến thế? Có thể sự khác biệt ấy giống với cách mà loài trai đáy biển khổng lồ có thể sống ở cách mạch thủy nhiệt. Năm 2000, giáo sư Distel phát hiện ra một loài trai bé xíu – không lớn hơn hạt vừng là mấy – sống dựa vào hydrogen sulfide từ gỗ mục cũng phát ra, nhờ vào một loài vi khuẩn cộng sinh. Có thể từ rất lâu rồi, loài trai này đã chìm xuống tầng đáy, tìm tới những mạch hydrogen sulfide và sống dựa vào đó, to lên nhờ lượng thức ăn dồi dào.

Có thể loài giun thuyền cũng tiến hóa với cách thức tương tự. “Nếu như loài giun thuyền cổ đại phát triển và có được thêm cả những sinh vật cộng sinh sulfur-oxide-hóa, thì chúng đã tìm được một môi trường sống có đủ cả hai loại thức ăn là gỗ và hydrogen sulfide”, giáo sư Distel nói. “Vì thế những loài cộng sinh kia trở thành bước đệm tiến hóa cho giun thuyền, cho phép chúng biến từ chuyên ăn gỗ thành loài chuyên ăn hydrogen sulfide”.

Đột nhiên, mọi thứ trở nên rõ ràng hơn bao giờ hết. Con giun kia dù trông vẫn rất kinh, nhưng ít ra ta đã hiểu được nó thêm chút ít và có chăng nó đẹp lên vài phần? Có lẽ triết lý sống “phải hiểu thì mới thấy được cái đẹp của người khác” cũng đúng trong trường hợp này.

Tham khảo Wired