Bị nghi là đồ giả khâu ghép, thú mỏ vịt khiến giới khoa học bối rối suốt gần một thế kỷ

Năm 1799, George Shaw cầm chiếc kéo kiểm tra sát phần gốc mỏ để tìm vết chỉ nối. Trước mắt ông khi ấy là một xác động vật bảo quản kỳ dị: thân mình mang lớp lông của một con vật giống hải ly, nhưng phần đầu lại gắn liền với chiếc mỏ vịt. Khi tiếp cận mẫu vật này vào năm 1799, những nhà khoa học đầu tiên đều cho rằng đó chỉ là đồ giả được ghép từ nhiều con vật khác nhau. [1]

Theo lời kể từng được tin vào thời điểm đó, ai đó đã khâu chiếc mỏ vịt vào thân một con vật giống hải ly để tạo nên một tiêu bản đánh lừa. Nhằm xác minh điều này, Shaw đã dùng kéo kiểm tra trực tiếp xem mẫu vật có đường khâu hay không. Trong ấn bản *Naturalist's Miscellany* năm 1799, khi công bố mô tả đầu tiên về thú mỏ vịt, ông nhận định rằng người ta không thể không nghi ngờ tính xác thực của con vật. [1]

Dưới lưỡi kéo của Shaw, tấm da hoàn toàn liền khối và không để lộ bất kỳ đường chỉ khâu nào. Sinh vật ấy có thật, nhưng sự kết hợp giữa mỏ vịt và lông thú lập tức đẩy các quy tắc phân loại của khoa học châu Âu vào thế bế tắc. [1]

Nhát kéo của George Shaw và cuộc hỗn loạn tên gọi

Mẫu vật nằm trên bàn làm việc của George Shaw vốn có xuất xứ từ bên kia bán cầu. Năm 1798, thuyền trưởng John Hunter, thống đốc thứ hai của New South Wales, đã gửi một tấm da cùng bản phác họa thú mỏ vịt về Anh. Dẫu vậy, giới học thuật London khi ấy vẫn chưa hết hoài nghi. Theo một giai thoại, Robert Knox từng ngờ rằng con vật có thể do các thủy thủ Trung Quốc khéo léo chế tác để bán kiếm lời, bởi mẫu vật đã vượt qua Ấn Độ Dương trước khi cập cảng nước Anh. [1]

Nỗi ngờ vực ấy hoàn toàn có cơ sở trong một xã hội vốn đã quá quen thuộc với những trò giả mạo tinh vi. Giữa làn sóng nghi ngại, hai bản tranh màu của Frederick Nodder cùng các mô tả chi tiết bằng tiếng Anh và tiếng Latin mới dần giúp xác thực sự tồn tại của con vật. [3]

Trước bài toán định danh, ông ban đầu đặt tên khoa học cho loài là *Platypus anatinus*. Tên gọi thông dụng *platypus* này bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, mang nghĩa là «bàn chân phẳng». Rắc rối nhanh chóng ập đến khi giới nghiên cứu phát hiện tên chi *Platypus* đã được dùng cho một chi bọ cánh cứng từ trước đó. Việc trùng lặp với một loài côn trùng khiến cái tên do ông đặt không thể trở thành danh xưng hợp lệ theo quy tắc phân loại. [1]

Ở bên kia eo biển, nhà tự nhiên học người Đức Johann Blumenbach cũng nhận được một mẫu vật vào năm 1799, dường như do Joseph Banks trao tặng. Năm 1800, Blumenbach công bố mô tả độc lập về sinh vật này với tên gọi *Ornithorhynchus paradoxus*. Vì tên chi *Platypus* đã được dùng trước đó, tên chính thức cuối cùng của con vật được giới khoa học chốt lại là *Ornithorhynchus anatinus*. Tên khoa học này có nghĩa đen là «mõm chim giống vịt». Dù tên khoa học phải thay đổi, từ *platypus* vẫn tiếp tục tồn tại như một tên gọi thông dụng quen thuộc của loài vật kỳ lạ này. [3][1]

Bức điện tín bốn từ chấn động giới sinh học

Sau khi có được một cái tên chính thức, loài động vật có vú bán thủy sinh đặc hữu của miền đông Australia và đảo Tasmania tiếp tục đặt giới khoa học trước một câu hỏi sinh học hóc búa. Nguồn cơn của sự bối rối nằm ngay ở cấu tạo giải phẫu: tên gọi thú đơn huyệt (monotreme) bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, chỉ cấu trúc một lỗ duy nhất dùng chung cho cả ba hệ tiết niệu, bài tiết và sinh sản. Đặc điểm này làm dấy lên cuộc tranh cãi dai dẳng rằng liệu một sinh vật có lông thú lại có thể đẻ trứng như bò sát hay không. [1][2]

Mọi hoài nghi chỉ đi đến hồi kết vào năm 1884, khi các nhà nghiên cứu làm việc ở Australia gửi một bức điện tín báo tin khám phá cho các đồng nghiệp tại British Association. Toàn bộ bức điện vỏn vẹn đúng bốn từ: «Monotremes oviparous, ovum meroblastic». [7]

Theo Scitable, bốn từ của bức điện tín còn làm sáng tỏ một điều quan trọng: các giai đoạn hình thành phôi sớm của thú mỏ vịt rất giống với chim và bò sát. Ở các loài thú có nhau thai và thú có túi, những lần phân chia đầu tiên cắt xuyên qua toàn bộ trứng để tạo thành các tế bào con tách biệt. Nhưng ở thú mỏ vịt và gà, những quả trứng lớn giàu noãn hoàng lại không phân chia hoàn toàn trong các giai đoạn đầu tiên này. [7]

Phương thức sinh sản của loài thú này mang những đặc điểm thách thức các quan niệm quen thuộc trước đó. Theo DPIW, trứng được con mẹ ấp cẩn thận giữa bụng và đuôi, rồi sẽ nở ra sau 10–12 ngày. Ngay trước khi nở, mõm phôi có một chiếc răng trứng nhọn cong ngược nằm ngay ở đường giữa. [4][8]

Dù đẻ trứng, thú đơn huyệt cái vẫn nuôi con non bằng sữa như các động vật có vú khác. Điểm kỳ lạ là thú mỏ vịt hoàn toàn không có núm vú; sữa chỉ rỉ qua các ống dẫn tại hai vùng trên bụng của con mẹ. [2][4]

Mắt nhắm, tai bịt và chiếc mỏ săn mồi bằng điện

Mỏ thú mỏ vịt mềm và có cảm giác giống cao su ướt. [9]

Khi kiếm ăn dưới nước, thú mỏ vịt nhắm mắt, đóng tai và lỗ mũi lại rồi hoàn toàn dựa vào định vị điện. Trong làn nước tối, khoảng 40.000 thụ thể điện xếp thành hàng từ trước ra sau trên da mỏ kết hợp chặt chẽ cùng các thụ thể cơ học cảm nhận tiếp xúc phân bố đều trên mỏ để dẫn đường. Các thụ thể điện này nhạy cảm đến mức phát hiện được dòng điện rất nhỏ do cơ bắp con mồi co lại tạo ra. [1]

Thí nghiệm cho thấy khả năng cảm biến này chính xác tới mức thú mỏ vịt phản ứng ngay cả với một con tôm nhân tạo khi có dòng điện nhỏ chạy qua. [1]

Phía sau chiếc mỏ là khoang miệng và hệ tiêu hóa với những chuyển biến kỳ lạ theo tuổi đời. Thú mỏ vịt non có răng nhưng mất răng vào khoảng thời gian rời hang sinh ra. Thú mỏ vịt trưởng thành không có răng mà dùng các tấm sừng nhỏ để giữ và nghiền con mồi. Thức ăn sau đó cũng không đi vào một túi tiêu hóa thông thường, bởi thú mỏ vịt không có dạ dày hoạt động vì thiếu các gene cần để tạo và tiết enzyme pepsin. [1][4]

Đặc điểm dị thường của loài vật này còn lộ diện ở lớp lông bao bọc bên ngoài. Lông thú mỏ vịt phát huỳnh quang màu lam lục và xanh lục dưới ánh sáng tử ngoại. Hiện tượng này được đưa ra giả thuyết là có thể giúp thú mỏ vịt ngụy trang trước các loài thú săn mồi nhạy tia cực tím trong điều kiện ánh sáng yếu. [1]

Vũ khí nọc độc ẩn dưới cựa chân sau

Bên cạnh chiếc mỏ và bộ lông kỳ lạ, loài vật này còn sở hữu một đặc tính thường thấy ở bò sát hơn là thú có vú: vũ khí nọc độc. Ở mỗi chân sau của con đực mọc ra một chiếc cựa sắc nhọn, nối trực tiếp với tuyến sản xuất nọc hình quả thận nằm ở đùi sau. Con cái khi mới sinh ra cũng có bao cựa thoái hóa, nhưng cấu trúc sơ khai này rụng mất hoàn toàn khi chúng bước vào tuổi trưởng thành. [1]

Khi thú mỏ vịt đực dùng cựa chân sau đâm trúng mục tiêu, nọc độc được bơm thẳng vào đối tượng và lập tức tạo ra cảm giác đau đớn dữ dội. Vết thương do nọc gây ra không chỉ dừng lại ở cơn đau nhức tức thời mà còn dẫn tới tình trạng phù nề và làm tăng cảm giác đau dữ dội kéo dài tới nhiều tháng. Trong tự nhiên, con vật sử dụng cựa chi sau để tiêm chất độc phòng vệ trước sự tấn công của các loài thú săn mồi. [1][7]

Ngoài nhiệm vụ phòng vệ, cựa độc còn là vũ khí trực tiếp của con đực trong những cuộc giao chiến giành bạn tình vào mùa sinh sản. Tuyến nọc ở đùi chân sau không duy trì cùng một mức độ quanh năm mà hoạt động mạnh nhất vào mùa xuân. [1][9]

Nguồn gốc của thứ vũ khí sinh học này mở ra một cơ chế phức tạp ở cấp độ phân tử. Nọc của thú mỏ vịt không tự nhiên xuất hiện từ đầu mà phát sinh qua quá trình nhân đôi rồi phân hóa từ những gene vốn đảm nhận các chức năng khác. Nhiều gene được huy động để tạo ra nọc có mối liên hệ mật thiết với hệ miễn dịch bẩm sinh. Cụ thể, thú mỏ vịt đã tái sử dụng các gene b-defensin, tạo ra những bản sao qua chọn lọc để sản phẩm protein mang độc tính cao hơn khi tiêm vào cơ thể động vật khác. [7]

Con đường hoàn thiện vũ khí này cho thấy sự tương đồng kỳ lạ với loài rắn. Cả rắn độc lẫn thú mỏ vịt đều cùng huy động các gene b-defensin để chế tạo nọc, nhưng hai loài trải qua những lần nhân đôi gene hoàn toàn khác nhau. Nọc của rắn và nọc của thú mỏ vịt hình thành độc lập với nhau trong lịch sử sinh học, trở thành một ví dụ điển hình cho hiện tượng tiến hóa hội tụ. [7]

Bản đồ gene năm 2008 và sự thật về sinh vật nửa chim nửa thú

Năm 2008, công trình của Warren và các cộng sự về phân tích bộ gene thú mỏ vịt được công bố trên tạp chí Nature, mở ra lời giải bằng mã di truyền sau hơn hai thế kỷ sinh vật này khiến giới khoa học tranh cãi. Kết quả giải trình tự cho thấy thú mỏ vịt có khoảng 18.000 gene, trong khi con người có khoảng 20.000 gene. Đáng chú ý, có tới khoảng 82% gene của thú mỏ vịt được chia sẻ chung giữa thú đơn huyệt, thú có túi, thú có nhau thai, chim và bò sát. [7]

Dữ liệu di truyền xác nhận nhánh tiến hóa của thú mỏ vịt đã tách khỏi nhánh của con người khoảng 166 triệu năm trước, ngay trong đại Trung sinh. Sơ đồ tiến hóa này không có nghĩa thú đơn huyệt hiện đại mang một phần bản chất chim. Trên thực tế, chim chỉ được dùng làm đại diện hiện đại của nhánh sauropsid, một nhánh đã tách khỏi cây họ hàng của con người từ khoảng 315 triệu năm trước. Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng không loài hiện đại nào tự nó đại diện cho trạng thái tổ tiên. [7]

Bộ gene cũng làm sáng tỏ cơ chế sinh học đằng sau tập tính sinh sản từng gây bối rối suốt gần một thế kỷ. Thú mỏ vịt sở hữu gene mã hóa vitellogenin, một loại protein thiết yếu của noãn hoàng phục vụ cho quá trình đẻ trứng mà con người không hề có. Dẫu vậy, giống như con người, thú mỏ vịt vẫn tiết ra dòng sữa thật sự chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng gồm đường, chất béo, protein và calcium. [7]

Trong dòng sữa đó có mặt casein, thành phần protein quen thuộc ở các loài thú. Dấu vết di truyền cho thấy casein được cho là bắt nguồn từ sự nhân đôi một gene protein nền men răng trong lịch sử tiến hóa cổ xưa. [7]

Bản đồ gene năm 2008 còn hé lộ một cấu trúc đặc biệt ở cấp độ tế bào. Thú đơn huyệt có năm cặp nhiễm sắc thể giới tính cùng vận hành nhịp nhàng như một hệ xác định giới tính XY. Giữa hệ thống mười nhiễm sắc thể này, một nhiễm sắc thể X của thú đơn huyệt lại mang đặc điểm giống nhiễm sắc thể Z của chim. [2]

Đằng sau tấm da quý và cái giá của sự mong manh

Từng có thời kỳ thú mỏ vịt bị săn bắt ráo riết để lấy lớp lông dày, cho đến khi được pháp luật bảo vệ từ năm 1912 tại mọi bang có loài này sinh sống. Đến thập niên 1920, khi đảo Kangaroo được xác định là nơi trú ẩn an toàn cho các loài động vật hoang dã bị đe dọa, thú mỏ vịt tiếp tục được đưa tới đây gây dựng quần thể mới. Dù vậy, việc bảo vệ loài thú cổ xưa này chưa bao giờ dễ dàng trước các tác động vô hình từ con người. Năm 1972, nhà tự nhiên học David Fleay cay đắng tìm thấy một con thú mỏ vịt non 50 ngày tuổi đã chết ngay ở cửa hang trong nỗ lực nhân giống nuôi nhốt. Kết quả kiểm tra sau đó phát hiện thức ăn của con non dính dấu vết DDT, thứ hóa chất độc hại mà chính Fleay đã tích cực vận động chống lại. [1][5][10]

Trong tự nhiên, sự sinh tồn của loài thú đẻ trứng này gắn liền chặt chẽ với những dòng nước trong lành. Thú mỏ vịt mẹ thường đào các hang sinh sản có thể dài tới 20 m, với buồng tổ nằm ở tận cùng lót bằng vật liệu thực vật ẩm để giữ an toàn cho trứng. Nếp sống khắt khe khiến chúng trở nên đặc biệt dễ tổn thương trước các biến cố sinh thái lớn. Trước đợt cháy rừng mùa hè 2019–2020, quần thể thú mỏ vịt trên đảo Kangaroo ước tính chỉ còn khoảng 150 con. Khi thảm họa đi qua, tro bụi cùng trầm tích tràn vào các vũng nước đe dọa làm giảm oxy, làm hỏng chất lượng nước và nguồn thức ăn của thú mỏ vịt. Để cứu vãn những cá thể còn sót lại, các đội phục hồi khẩn cấp lắp máy sục khí nhằm tăng lưu thông nước, cải thiện môi trường cho côn trùng cùng động vật không xương sống làm thức ăn. [4][5]

Mẫu vật từng chịu vết kéo nghi ngại của ông thực chất thuộc về một nhánh tiến hóa độc bản, bền bỉ vượt qua hàng trăm triệu năm biến thiên của địa cầu. Dưới những dòng suối tĩnh lặng của nước Úc, sinh vật kỳ lạ ấy vẫn khép chặt mắt tai lướt đi trong bóng tối, tiếp nối hành trình sinh tồn nguyên thủy giữa một thế giới tự nhiên đầy mong manh.

Nguồn

1. Platypus (Wikipedia) (en.wikipedia.org, bách khoa)
2. Monotreme (Wikipedia) (en.wikipedia.org, bách khoa)
3. Platypus Paradoxes (web.archive.org, nguồn gốc)
4. DPIW - Platypus (web.archive.org, nguồn gốc)
5. Find out how platypuses are faring on Kangaroo Island following the… (www.environment.sa.gov.au, nguồn gốc)
6. Field biology of the platypus (Ornithorhynchus anatinus): historical and current perspectives - PMC (www.ncbi.nlm.nih.gov, nguồn gốc)
7. Interpreting Shared Characteristics: The Platypus Genome | Learn Science at Scitable (web.archive.org, nguồn gốc)
8. Early development and embryology of the platypus - PMC (www.ncbi.nlm.nih.gov, nguồn gốc)
9. Platypus - EPA (web.archive.org, nguồn gốc)
10. David Fleay's achievements - EPA/QPWS (web.archive.org, nguồn gốc)

Ảnh bìa: Charles J. Sharp · CC BY-SA 4.0 · Wikimedia Commons. Bố cục và chữ do Trải Nghiệm Sống thực hiện.