Nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Science tiết lộ một loài vật tí hon có khả năng sống ở độ cao kỷ lục gần 7.000 m nhờ khả năng sinh nhiệt vượt trội và ‘miễn nhiễm’ với thức ăn độc hại.
Một nghiên cứu đột phá được công bố trên tạp chí khoa học danh tiếng Science đã mang đến sự kinh ngạc lớn cho giới chuyên gia, khi chính thức xác nhận loài chuột lá Andean (tên khoa học là Phyllotis vaccarum) là động vật có vú sinh sống ở độ cao kỷ lục từng được ghi nhận trên Trái Đất.
Dự án nghiên cứu quy mô trên có sự phối hợp của các nhà khoa học đến từ Chile, Canada, Mỹ và nhận được sự tài trợ tài chính từ Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ cùng Hiệp hội Địa lý Quốc gia Mỹ.
Theo đó, những sinh vật nhỏ bé này đã thiết lập một ranh giới sinh tồn mới ngay trên đỉnh núi lửa Llullaillaco thuộc dãy Andes Trung, nơi có độ cao chạm ngưỡng gần 7.000 m so với mực nước biển. Trong môi trường hoang vu này, nhiệt độ thường xuyên rơi xuống dưới mức đóng băng và nồng độ oxy chỉ còn chưa đầy một nửa so với các vùng đồng bằng.
Chuột lá Andean là động vật có vú sinh sống ở độ cao kỷ lục nhất từng được ghi nhận trên Trái Đất. Ảnh: Marcial Quiroga-Carmona.
Trước đây, cộng đồng nghiên cứu từng tin rằng các điều kiện cực đoan như vậy hoàn toàn nằm ngoài giới hạn chịu đựng lâu dài của bất kỳ loài động vật có vú nào.
Tuy nhiên, sự hiện diện cùng sức sống mãnh liệt của loài chuột tí hon này đã hoàn toàn đập tan quan niệm cũ, mở ra những bí ẩn về khả năng thích nghi phi thường nhờ cơ chế sinh nhiệt vượt trội và năng lực giải độc thức ăn ấn tượng.
Bí mật đằng sau khả năng chống chịu cái lạnh thấu xương của chuột lá Andean vùng cao nằm ở cơ chế sinh lý mạnh mẽ hơn hẳn các đồng loại sống ở vùng thấp.
Qua nhiều thử nghiệm, giới khoa học nhận thấy nhóm chuột sống ở đỉnh núi Llullaillaco này có tốc độ tiêu thụ oxy cao hơn đáng kể, giúp chúng giữ vững thân nhiệt ổn định ngay cả khi nguồn oxy xung quanh bị hạn chế nghiêm trọng.
Năng lực giữ ấm xuất chúng này được vận hành chủ yếu nhờ hoạt động co giật liên tục của các cơ khi run rẩy để tạo nhiệt, kết hợp với sự tăng cường hoạt động của ty thể trong cả cơ xương lẫn các mô mỡ nâu.
Với mật độ ty thể dày đặc trong các tế bào cơ, những chú chuột “nhỏ mà có võ” này sở hữu thể lực bền bỉ như những vận động viên thực thụ, cho phép chúng duy trì quá trình sản sinh nhiệt lượng liên tục trong một khoảng thời gian dài.
Không dừng lại ở đó, bức tranh di truyền của chuột lá Andean cũng mang lại nhiều khám phá vô cùng thú vị.
Khi tiến hành phân tích toàn bộ bộ gen của các quần thể chuột, nhóm nghiên cứu nhận thấy giữa nhóm sống ở vùng cao và vùng thấp có độ tương đồng di truyền rất lớn, một phần do chúng vẫn duy trì tần suất giao phối thường xuyên với nhau.
Đỉnh núi lửa Llullaillaco thuộc dãy Andes Trung, nơi có độ cao chạm ngưỡng gần 6.739 mét so với mực nước biển. Ảnh: Wikimedia.
Sự tương đồng này vô tình trở thành một nền tảng hoàn hảo, giúp các nhà khoa học dễ dàng bóc tách và nhận diện những biến đổi di truyền nhỏ nhưng mang tính sống còn chỉ có ở quần thể chuột đỉnh núi.
Thay vì thay đổi cấu trúc hemoglobin để tối ưu hóa việc vận chuyển oxy như phần lớn các loài động vật vùng cao khác, chuột lá Andean lại chọn một lối đi tiến hóa hoàn toàn khác biệt.
Các biến đổi di truyền của chúng tập trung chủ yếu vào các gen chịu trách nhiệm phân hủy và chuyển hóa các chất béo chuỗi dài, giúp chúng đốt cháy mỡ một cách cực kỳ hiệu quả để giải phóng nhiệt năng ngay trong môi trường thiếu hụt oxy.
Một trong những bất ngờ lớn nhất của công trình nghiên cứu về chuột lá Andean chính là khả năng thích nghi linh hoạt trong chế độ ăn uống của chúng.
Giữa vùng hoang mạc núi cao cằn cỗi, các loài thực vật tại đây thường tự trang bị một lượng chất độc tự nhiên lớn để bảo vệ bản thân khỏi sự gặm nhấm của động vật ăn cỏ.
Để sinh tồn, chuột lá Andean phải chấp nhận một thực đơn khắc nghiệt bao gồm địa y và các loài cây bụi cứng cáp mọc trên nền đất núi lửa vốn chứa cả các kim loại nặng. Những phân tích sâu về di truyền đã chứng minh rằng loài chuột này đã tiến hóa các biến dị ở nhóm gen liên quan đến khả năng đào thải và giải độc các hợp chất nguy hiểm kể trên.
Khám phá này khẳng định chúng không chỉ kiên cường vượt qua nghịch cảnh về khí hậu và dưỡng khí, mà còn chủ động cải biến hệ thống sinh học để khai thác nguồn thức ăn sẵn có dù đầy rẫy độc tố.
Sự thích nghi đa chiều này là minh chứng rõ nét cho thấy quá trình tiến hóa luôn là một cuộc chiến phức tạp nhằm giải quyết đồng thời nhiều thách thức của tự nhiên, chứ không chỉ đối phó với một yếu tố đơn lẻ.
Chuột lá Andean phải chấp nhận một thực đơn khắc nghiệt bao gồm địa y và các loài cây bụi cứng cáp mọc trên nền đất núi lửa vốn chứa cả các kim loại nặng. Ảnh: Marcial Quiroga-Carmona.
Đánh giá về tầm quan trọng của phát hiện này, nhà sinh vật học Jay Storz chia sẻ rằng các đặc tính sinh lý và nền tảng di truyền độc nhất vô nhị của loài chuột Andean đã cung cấp những tư liệu khoa học vô giá về cách thức các sinh vật sống sót và hoạt động trong môi trường thiếu hụt oxy trầm trọng.
Ông Storz kỳ vọng việc giải mã thành công những bước chuyển mình tiến hóa của loài chuột này có thể gợi mở ra những phương pháp tiếp cận đột phá trong việc điều trị các chứng bệnh về tim mạch hoặc hô hấp gây ra tình trạng thiếu oxy ở cơ thể người.
Sự kiên cường của loài chuột lá Andean không chỉ nới rộng những hiểu biết của nhân loại về giới hạn sinh tồn của động vật có vú, mà còn mang ý nghĩa biểu tượng sâu sắc trong bối cảnh khí hậu toàn cầu đang biến đổi phức tạp, giúp con người có cái nhìn thấu đáo hơn về khả năng thích ứng kỳ diệu của sự sống trên Trái Đất.
Anh Vũ
