Cách ếch thủy tinh biến hình thành trong suốt

Các nhà khoa học tiết lộ cơ chế khiến ếch thủy tinh trở nên trong suốt và có thể dẫn tới phương pháp điều trị cục máu đông.

Loài lưỡng cư này có cách hòa vào hoàn cảnh xung quanh do biến thành trong suốt khi ngủ. Mới đây, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng chúng đã làm điều đó bằng cách giấu 90% tế bào hồng cầu trong gan.

Đôi mắt tròn xoe, xương và các cơ quan nội tạng của chúng là thứ duy nhất chúng ta có thể nhìn thấy được (tất nhiên là bạn cũng phải hết sức chú ý quan sát).

Điều đáng ngạc nhiên là chúng tránh được tình trạng đông máu lớn trong quá trình này và khi thức dậy, máu lại chảy ngược trở lại toàn bộ cơ thể.

Tác giả nghiên cứu, Tiến sĩ Sönke Johnsen từ Đại học Duke ở Bắc Carolina giải thích: “Bất cứ khi nào ếch thủy tinh muốn trong suốt, thường là khi chúng đang nghỉ ngơi và đang bị kẻ thù đe dọa, chúng lọc gần như tất cả các tế bào hồng cầu ra khỏi máu và giấu chúng trong lá gan tráng gương — bằng cách nào đó tránh tạo ra cục máu đông lớn trong quá trình này.

Bất cứ khi nào ếch cần hoạt động trở lại, chúng sẽ đưa các tế bào trở lại máu, điều này giúp chúng có khả năng trao đổi chất để di chuyển xung quanh”.

Những sinh vật này – sống ở miền nam Hoa Kỳ, Trung Mỹ, Caribe và phía bắc Nam Mỹ – là loài động vật sống về đêm, ngủ lộn ngược trên những chiếc lá trong mờ cùng màu với lưng của chúng.

Chúng gần như không thể bị phát hiện khi thức vì chỉ dài vài cm và hoạt động mạnh nhất vào ban đêm khi lớp da xanh giúp chúng hòa mình với cỏ và lá cây xung quanh.

Tuy nhiên, chúng trở thành bậc thầy ngụy trang thực sự khi ngủ.

Trong khi nhiều sinh vật biển bao gồm cá băng và lươn ấu trùng có thể trở nên trong suốt hoặc thay đổi màu da, kỹ năng đó lại ít phổ biến hơn trên đất liền.

Ếch thủy tinh làm điều đó để khiến kẻ săn mồi khó phát hiện ra chúng hơn.

Các tế bào hồng cầu trong hệ tuần hoàn khiến hầu hết động vật khó trở nên trong suốt.

Những tế bào này có khả năng hấp thụ tốt ánh sáng xanh, màu ánh sáng thường được phản chiếu bởi thực vật.

Đổi lại, các tế bào hồng cầu giàu oxy phản chiếu ánh sáng đỏ khiến máu và hệ tuần hoàn trở nên rõ ràng, đặc biệt là trên nền lá xanh tươi.

Ếch thủy tinh là một trong số ít động vật có xương sống trên cạn có thể trở nên trong suốt, điều này khiến các nhà nghiên cứu đặc biệt quan tâm đến chúng, nhưng quá trình này cho đến nay vẫn chưa được hiểu rõ.

Để nghiên cứu, nhóm các nhà khoa học này tập trung vào một loại ếch thủy tinh đặc biệt có tên là hyalinobatrachium fleischmanni.

Các nhà nghiên cứu đã đi khắp thế giới để thu thập ếch thủy tinh để kiểm tra.

Họ đã tiến hành các thử nghiệm hình ảnh trên động vật có vú và sử dụng chúng để tạo ra các mô hình quang học chứng minh động vật có thể trở nên trong suốt bằng cách đẩy các tế bào hồng cầu ra khỏi mạch máu của chúng.

Nhóm nghiên cứu nghi ngờ rằng các tế bào này đang được lưu trữ ở một trong những cơ quan bên trong của ếch và được đóng gói trong một màng phản chiếu.

Họ giải thích rằng đối với một loài động vật có khả năng trở nên trong suốt thì cấu tạo sinh học của chúng rất khó giải mã.

Các chuyên gia từ khắp nước Mỹ đã phải giúp nhóm giải quyết vấn đề này.

Tác giả nghiên cứu, Tiến sĩ Jesse Delia, hiện đang làm việc tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Hoa Kỳ, giải thích: “Nếu những con ếch này tỉnh táo, căng thẳng hoặc bị gây mê, hệ tuần hoàn của chúng chứa đầy hồng cầu và chúng có màu đục.

Cách duy nhất để nghiên cứu đặc tính trở nên trong suốt này là khi những con ếch này đang ngủ say. Tuy nhiên, điều này khó thực hiện trong môi trường phòng thí nghiệm”.

Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một công nghệ hình ảnh gọi là kính hiển vi quang học (PAM) để thực hiện khám phá này.

Quá trình này bao gồm việc bắn một chùm ánh sáng laser an toàn vào mô, được các phân tử hấp thụ và chuyển thành sóng siêu âm.

Những sóng âm thanh này sau đó được sử dụng để tạo ra hình ảnh y sinh chi tiết của các phân tử. Công cụ hình ảnh không xâm lấn, yên tĩnh và có độ nhạy cao.

Giáo sư Junjie Yao, chuyên gia về công nghệ PAM tại Duke giải thích: “Bản thân các tế bào hồng cầu mang lại sự tương phản vì các loại tế bào khác nhau hấp thụ và phản xạ các bước sóng ánh sáng khác nhau.

Chúng tôi có thể tối ưu hóa hệ thống hình ảnh của mình để tìm kiếm cụ thể các tế bào hồng cầu và theo dõi lượng oxy lưu thông trong cơ thể ếch”.

Trong quá trình nghiên cứu, những con ếch ngủ lộn ngược trong đĩa petri tương tự như cách chúng ngủ trên một chiếc lá.

Sau đó, các nhà nghiên cứu chiếu tia laser màu xanh lá cây vào chúng.

Các tế bào hồng cầu trong cơ thể ếch hấp thụ ánh sáng xanh và phát ra sóng siêu âm, sau đó được cảm biến âm thanh thu nhận để theo dõi nơi ở của chúng.

Nhóm nghiên cứu hiện muốn xem xét quá trình làm thế nào những con ếchlưu trữ nhiều tế bào như vậy trong gan để hiểu thêm về sức khỏe mạch máu của con người.

Tiến sĩ Delia nói thêm: “Đây là nghiên cứu đầu tiên trong loạt nghiên cứu ghi lại sinh lý học về tính trong suốt của động vật có xương sống và hy vọng có thể phát triển các phương pháp mới nhằm cải thiện sức khỏe con người”.

Những phát hiện này đã được công bố trên tạp chí Science.