Tại sao động vật độc không chết vì độc tố của chính chúng?

0
137

Động vật có độc đã phát triển một vài thủ thuật để tránh bị ngộ độc.

Một con ếch phi tiêu độc harlequin (Oophaga histrionica). Ếch phi tiêu độc là một trong những động vật độc nhất trên thế giới - vì vậy chúng đã phát triển các thủ thuật để tránh tự đầu độc mình. (Ảnh: Ronald Patrick via Getty Images)
Một con ếch phi tiêu độc harlequin (Oophaga histrionica). Ếch phi tiêu độc là một trong những động vật độc nhất trên thế giới – vì vậy chúng đã phát triển các thủ thuật để tránh tự đầu độc mình. (Ảnh: Ronald Patrick via Getty Images)

Một trong số các loài động vật độc nhất trên thế giới là loài ếch nhỏ, nhiều màu sắc được gọi là ếch phi tiêu độc, thuộc họ Dendrobatidae, sống trong các khu rừng nhiệt đới ở Trung và Nam Mỹ. Một con ếch duy nhất mang đủ chất độc để giết chết 10 người trưởng thành. Điều thú vị là những con ếch này không phải sinh ra đã có độc – chúng hấp thụ chất độc của mình bằng cách ăn côn trùng và động vật chân đốt khác.

Nhưng nếu chất độc này gây chết người như vậy, tại sao bản thân những con ếch lại không chết khi chúng ăn phải?

Fayal Abderemane-Ali, nhà nghiên cứu tại Viện nghiên cứu tim mạch của Đại học California San Francisco, và là tác giả chính của một nghiên cứu mới trên Tạp chí Sinh lý học tổng quát cho biết hiện tượng này.

Trong bài báo mới, các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu ếch độc trong chi Phyllobates sử dụng một chất độc gọi là batrachotoxin, hoạt động bằng cách phá vỡ việc vận chuyển các ion natri vào và ra khỏi tế bào – một trong những chức năng sinh lý quan trọng nhất trong cơ thể. Khi bộ não của bạn gửi tín hiệu đến cơ thể, nó sẽ gửi chúng qua tín hiệu điện. Những tín hiệu này mang theo hướng dẫn đến các bộ phận của cơ thể, ví dụ như chân tay của bạn để bảo chúng di chuyển, đến cơ bắp để bảo chúng co lại và đến tim để phát tín hiệu điều khiển bơm máu. Những tín hiệu điện này được thực hiện bởi dòng chảy của các ion tích điện dương, chẳng hạn như natri, vào các tế bào tích điện âm. Các ion chảy vào và ra khỏi tế bào thông qua cửa protein được gọi là kênh ion. Khi các kênh ion này bị gián đoạn, tín hiệu điện không thể đi qua cơ thể.

Batrachotoxin làm cho các kênh ion vẫn mở, dẫn đến một dòng chảy tự do của các ion tích điện dương vào các tế bào, Abderemane-Ali nói với Live Science. Nếu chúng không thể đóng, toàn bộ hệ thống sẽ mất khả năng truyền tín hiệu điện.

“Chúng ta cần các kênh này mở và đóng để tạo ra điện chạy não hoặc cơ tim của chúng ta”, Abderemane-Ali nói. Nếu các kênh chỉ mở, “không có hoạt động tim, không có hoạt động thần kinh hoặc hoạt động co bóp.”

Về cơ bản, nếu bạn vô tình ăn phải một trong những con ếch này, bạn sẽ chết – gần như ngay lập tức.

Vậy làm thế nào để những con ếch này, và các động vật độc hại khác, tránh phải chịu chung số phận? Có ba chiến lược mà động vật độc hại sử dụng để ngăn chặn sự độc hại tự động, Abderemane-Ali nói.

Phổ biến nhất liên quan đến một đột biến di truyền làm thay đổi một chút hình dạng của protein mục tiêu của độc tố – cửa natri-ion (the sodium-ion door) – để nó không còn có thể liên kết với protein. Ví dụ, một loài ếch độc gọi là Dendrobates tinctorius azureus mang một chất độc gọi là epibatidine (chất ức chế cơ quan thụ cảm trong não như nicotine nhưng mạnh hơn ít nhất mười lần. Một lượng nhỏ bằng hạt đường cũng đủ gây chết người) bắt chước một chất dẫn thần kinh có lợi gọi là acetylcholine. Theo một nghiên cứu năm 2017 được công bố trên tạp chí Science,những con ếch này đã tiến hóa sự thích nghi trong các thụ thể acetylcholine của chúng làm thay đổi một chút hình dạng của các thụ thể đó, khiến chúng kháng độc tố.

Một chiến lược khác, được sử dụng bởi những kẻ săn mồi của động vật độc hại, là khả năng loại bỏ hoàn toàn độc tố khỏi cơ thể, Abderemane-Ali nói. Quá trình này không nhất thiết phải giống như tránh độc tố, đó chỉ là một cách khác mà động vật tránh bị đầu độc bởi những thứ chúng ăn.

Chiến lược thứ ba được gọi là “cô lập”.

“Con vật sẽ phát triển các hệ thống để bắt giữ [hoặc] hấp thụ độc tố để đảm bảo rằng nó không gây ra vấn đề cho động vật”, Adberemane-Ali nói.

Trong nghiên cứu của Adberemane-Ali, ông đã nhân bản các kênh natri-ion từ ếch Phyllobates và điều trị chúng bằng độc tố. Ông đã rất ngạc nhiên khi thấy rằng các kênh natri-ion không có khả năng chống lại độc tố.

“Những con vật này đáng lẽ đã chết”, Abderemane-Ali nói. Bởi vì các kênh natri-ion của ếch không chống lại tác động gây rối của độc tố, những con ếch sẽ không thể tồn tại với độc tố này trong cơ thể.

Dựa trên những kết quả đó, Abderemane-Ali nghi ngờ rằng những con ếch này rất có thể đang sử dụng chiến lược cô lập để tránh độc hóa tự động bằng cách sử dụng thứ mà ông gọi là “miếng bọt biển protein“. Những con ếch có thể tạo ra một loại protein có thể làm dịu độc tố và giữ nó, có nghĩa là độc tố không bao giờ có cơ hội tiếp cận các kênh protein dễ bị tổn thương đó ngay từ đầu.

Bò tót Mỹ (Rana catesbeiana) cũng sử dụng sự cô lập, Abderemane-Ali nói. Những con ếch này sản xuất một loại protein gọi là saxiphilin, có thể liên kết và ngăn chặn độc tố saxitoxin. Saxiphilin hiện đang được nghiên cứu như một giải pháp tiềm năng để trung hòa độc tố được đưa vào nguồn cung cấp nước của chúng ta bởi những bông hoa tảo có hại..

Rebecca D. Tarvin sẽ lý giải chi tiết thêm những chiến lược giúp động vật bảo vệ chính mình trên TED:

Nguồn:
_https://www.livescience.com/why-poisonous-animals-dont-poison-themselves.html?utm_source=notification

Bình luận bằng Facebook

comments