Nhện biển khổng lồ dưới vực sâu tạo ánh sáng bằng cách nào?

Trong phòng tối trên tàu nghiên cứu, những chiếc chân dài khoảng 25 cm của nhện biển Colossendeis tasmanica hiện lên với ánh sáng xanh mờ. Các cá thể được đưa lên từ vùng biển sâu gần 5.000 mét, nơi ánh sáng Mặt Trời không thể chiếu tới. Thí nghiệm cho thấy chúng có khả năng phát quang sinh học, tức tự tạo ra ánh sáng, nhưng mục đích của khả năng này vẫn chưa được xác định. [1]

Khi bị chạm, nhện chỉ phát sáng yếu. Sau khi được xử lý bằng kali clorua, chất có thể kích thích các tế bào phát quang, cơ thể chúng sáng rõ và duy trì hiện tượng trong thời gian lên đến khoảng 10 phút. Phản ứng này giúp phân biệt ánh sáng do nhện tạo ra với màu xanh lục chỉ xuất hiện khi cơ thể bị chiếu tia cực tím hoặc ánh sáng xanh. [1]

Làm sao biết nhện thực sự tự phát sáng?

Quan sát một con vật sáng lên chưa đủ để xác định nguồn gốc ánh sáng. Cơ thể sinh vật có thể phản xạ ánh sáng bên ngoài hoặc phát huỳnh quang khi nhận một bước sóng thích hợp. Vì vậy, các mẫu nhện biển được kiểm tra trong một phòng tối tạm thời trên tàu RV Investigator. Không gian tối giúp loại bỏ phần lớn ánh sáng nền, để ánh sáng yếu từ cơ thể con vật có thể được nhận biết và ghi hình. [1]

Điểm quyết định nằm ở phản ứng sau khi thêm kali clorua. Ánh sáng xuất hiện mà không cần đèn cực tím hay đèn xanh chiếu vào, đồng thời mạnh hơn phản ứng yếu khi con vật bị chạm. Kết quả này phù hợp với phát quang sinh học: năng lượng tạo ánh sáng đến từ hoạt động bên trong cơ thể, thay vì từ một chùm sáng bên ngoài được hấp thụ rồi phát lại. Loài C. minor cũng biểu hiện khả năng tương tự. [1]

Ánh sáng tập trung ở đâu?

Phần sáng nổi bật nhất nằm ở mặt dưới các chân. Đây cũng là khu vực có đường tiêu hóa chạy qua. Sự trùng khớp về vị trí không tự nó giải thích được cơ chế, nhưng đem lại một manh mối đáng chú ý: khả năng phát sáng có thể liên quan đến những gì nhện biển đã ăn và vận chuyển trong hệ tiêu hóa. [1]

Một giả thuyết được nhóm nghiên cứu nêu ra là nhện có thể nhận thành phần tạo phát quang từ con mồi, chẳng hạn hải quỳ. Có thể hình dung đây là hai khả năng khác nhau: nhện tự sở hữu toàn bộ hệ thống tạo sáng, hoặc thu nhận một phần vật chất cần thiết qua thức ăn. Vị trí phát sáng gần đường tiêu hóa khiến khả năng thứ hai đáng được xem xét, nhưng chưa đủ để kết luận nguồn sáng thực sự bắt đầu từ con mồi. [1]

Phát quang sinh học khác huỳnh quang thế nào?

Cùng một con nhện có thể biểu hiện hai hiện tượng dễ bị nhầm lẫn. Với phát quang sinh học, cơ thể tạo ra ánh sáng mà không cần được rọi bằng một nguồn sáng kích thích từ bên ngoài. Với huỳnh quang, vật chất trên hoặc trong cơ thể chỉ phát ra màu nhìn thấy khi nhận ánh sáng ở bước sóng thích hợp. Tắt nguồn chiếu kích thích cũng đồng nghĩa điều kiện làm huỳnh quang hiện ra không còn nữa. [1]

Ba loài nhện biển được kiểm tra, gồm C. tasmanica, C. minor và một loài không có phát quang sinh học, đều hiện màu xanh lục dưới tia cực tím và ánh sáng xanh. Chi tiết này cho thấy huỳnh quang không thể được dùng thay cho bằng chứng về khả năng tự tạo ánh sáng. Một loài có thể phát huỳnh quang nhưng không phát quang sinh học; C. tasmanica và C. minor lại có cả hai đặc tính. [1]

Ánh sáng có thể giúp nhện làm gì?

Một khả năng là tín hiệu ánh sáng tham gia vào việc thu hút bạn tình. Trong môi trường tối, tín hiệu phát ra từ cơ thể có thể giúp các cá thể nhận ra hoặc tìm đến nhau. Tuy nhiên, đây mới là cách diễn giải về chức năng, không phải hành vi đã được quan sát trực tiếp ở đáy biển. Chưa rõ nhện chủ động bật tín hiệu trong hoàn cảnh nào, hay những cá thể khác có phản ứng với nó hay không. [1]

Giả thuyết thứ hai liên quan đến săn mồi. Vì ánh sáng chỉ thấy rõ trên các phần phụ, nhện có thể dùng vùng sáng này để nhận biết con mồi trên đáy biển trước khi áp sát. Khi tấn công, chúng có thể dùng bộ phận dạng kim ở vòi để hóa lỏng mô rồi hút thức ăn. Dù phù hợp với vị trí ánh sáng trên chân, giả thuyết này vẫn thiếu hình ảnh cho thấy toàn bộ chuỗi hành vi trong môi trường tự nhiên. [1]

Hai chức năng cũng không nhất thiết loại trừ nhau. Một đặc điểm phát sáng có thể liên quan đến nhiều tình huống, hoặc chỉ là hệ quả của sinh lý mà không đóng vai trò như con người dự đoán. Muốn lựa chọn giữa các cách giải thích, điều quan trọng không chỉ là nhìn thấy nhện sáng, mà còn phải biết ánh sáng xuất hiện trước hành vi nào và các sinh vật xung quanh phản ứng ra sao. [1]

Điều gì vẫn còn ở trong bóng tối?

Các thử nghiệm trên tàu trả lời được câu hỏi nền tảng: ít nhất hai loài nhện biển khổng lồ thuộc chi Colossendeis có thể phát quang sinh học. Chúng cũng xác định được vùng cơ thể phát sáng và tách hiện tượng này khỏi huỳnh quang. Nhưng thử nghiệm kích thích không tái hiện đầy đủ điều kiện khiến nhện phát sáng khi còn sống tự do dưới vực sâu. [1]

Bước tiếp theo cần thiết là ghi hình nhện ngay tại đáy biển. Video có thể cho thấy chúng phát sáng khi gặp con mồi, tiếp xúc đồng loại hay chịu tác động từ môi trường. Nó cũng có thể giúp xác định ánh sáng hướng xuống nền đáy, hướng về cá thể khác hay chỉ lan quanh chân. Những quan sát như vậy mới nối được khả năng tạo sáng với một chức năng sinh thái cụ thể. [1]

Bởi vậy, ánh xanh trên những chiếc chân dài không chỉ là một đặc điểm thị giác lạ mắt. Nó mở ra ba câu hỏi riêng: nhện tạo hoặc thu nhận vật chất phát sáng bằng cách nào, điều gì kích hoạt ánh sáng trong tự nhiên và sinh vật nào có thể nhìn thấy tín hiệu ấy. Hiện tượng đã được ghi nhận rõ; ý nghĩa của nó trong đời sống nhện biển vẫn là phần chưa được quan sát trực tiếp. [1]