“Thẻ căn cước” hóa học giúp mèo nhận ra nhau qua nước tiểu

Một con mèo sẽ dần bớt chú ý khi được ngửi nhiều lần cùng một mẫu nước tiểu. Đáng chú ý hơn, phản ứng giảm này vẫn xuất hiện khi nó gặp lại mùi từng biết sau khoảng cách nhiều tháng. Kết quả ấy cho thấy mèo không chỉ nhận ra “mùi của đồng loại” nói chung, mà có thể lưu giữ thông tin về mùi của từng cá thể. [1]

Manh mối hóa học nằm ở 13 axit béo chuỗi nhánh, thường được viết tắt là BFA. Tỷ lệ giữa các chất này khác nhau ở từng con nhưng tương đối ổn định trong cùng một con. Chúng bay hơi chậm hơn nhiều phân tử tạo mùi khác, nên có thể đóng vai trò như một “thẻ căn cước” còn lưu lại khi dấu nước tiểu đã bắt đầu biến đổi. [1]

Làm sao biết mèo nhận ra một mùi cũ?

Các nhà nghiên cứu trước hết cho mèo tiếp xúc lặp lại với một mẫu nước tiểu. Thời gian đánh hơi giảm dần, biểu hiện của quá trình làm quen: kích thích không còn mới nên con vật không cần kiểm tra lâu như ban đầu. Khi mẫu của một con mèo khác được đưa vào, thời gian đánh hơi lại tăng. Sự phục hồi chú ý này cho thấy hai mẫu không được cảm nhận như nhau. [1]

Điểm quan trọng nằm ở cấu trúc của phép thử. Chỉ nhìn một con mèo đánh hơi lâu hay ngắn chưa đủ để biết nó nhận ra ai; thời gian ấy còn có thể phụ thuộc vào mức tò mò tại thời điểm quan sát. Trình tự “gặp lặp lại, giảm phản ứng, rồi tăng trở lại khi đổi mẫu” mới giúp nối thay đổi hành vi với khả năng phân biệt mùi. [1]

Có thể hình dung bằng một ví dụ đời thường: tiếng máy lạnh ban đầu dễ gây chú ý, nhưng rồi ta gần như không nhận thấy nữa; nếu âm thanh đột ngột đổi nhịp, sự chú ý quay lại. Ví dụ này chỉ minh họa logic làm quen, không có nghĩa cơ chế nghe của người giống cơ chế nhận mùi ở mèo.

Phản ứng flehmen tiết lộ điều gì?

Nhóm nghiên cứu còn theo dõi flehmen, phản ứng mèo hé miệng với vẻ mặt đặc trưng khi khảo sát một số mùi. Mèo thể hiện phản ứng này thường xuyên hơn trước nước tiểu lạ so với nước tiểu của chính nó. Tần suất flehmen giảm khi một mẫu được đưa ra nhiều lần và tăng trở lại sau khi đổi sang mẫu của cá thể khác. [1]

Flehmen vì thế được dùng như một dấu hiệu hành vi để thu hẹp việc tìm kiếm các phân tử liên quan. Nó không tự cho biết chất nào mang danh tính. Vai trò của phản ứng này giống một chỉ báo: nếu mèo phản ứng khác khi thành phần mẫu thay đổi có kiểm soát, nhà nghiên cứu có cơ sở xem xét kỹ phần hóa học vừa được thay thế. [1]

Vì sao tỷ lệ 13 axit béo có thể mã hóa danh tính?

Điều phân biệt các cá thể không đơn thuần là có hay không có một BFA nhất định, mà là tổ hợp và tỷ lệ tương đối của 13 chất. Các hồ sơ này biến thiên rõ giữa những con mèo, trong khi các mẫu lấy từ cùng một con vào những ngày khác nhau tương đối giống nhau. Mèo có quan hệ họ hàng thường có hồ sơ gần nhau hơn, nhưng từng cá thể vẫn giữ được kiểu riêng có thể phân biệt. [1]

Khái niệm “hồ sơ” có thể hiểu như một công thức pha gồm nhiều thành phần. Hai hỗn hợp cùng chứa các thành phần giống nhau vẫn khác nhau nếu tỷ lệ pha không giống nhau. Với mèo, điều cần nhận biết có thể không phải một phân tử đơn lẻ, mà là quan hệ giữa nhiều tín hiệu xuất hiện đồng thời. [1]

Để kiểm tra xem khác biệt hóa học ấy có ý nghĩa với chính con vật hay không, nhóm nghiên cứu kiểm soát các lipid khác trong mẫu và chỉ thay phần chứa BFA theo cá thể cho. Những con đã quen với mẫu ban đầu tăng đánh hơi khi phần BFA bị đổi. Kết quả này cho thấy mèo cảm nhận được sự khác nhau giữa các thành phần BFA, dù chưa chứng minh rằng đây là hệ thống duy nhất dùng để nhận diện cá thể. [1]

Một dấu mùi biến đổi vẫn giữ được tên người gửi ra sao?

Nước tiểu bắt đầu thay đổi ngay sau khi được để lại. Nhiều phân tử dễ bay hơi tạo nên mùi ban đầu có thể nhanh chóng mất đi hoặc biến đổi. BFA lại thuộc nhóm bán bay hơi, tức rời khỏi mẫu chậm hơn. Trong các mẫu thấm nước tiểu được giữ ở 25 °C, hồ sơ BFA của từng con vẫn tương đối ổn định ít nhất 24 giờ. [1]

Độ bền ấy giúp giải quyết một phần nghịch lý của dấu mùi. Tín hiệu cần đủ dễ phát hiện để con vật khác nhận thấy, nhưng cũng phải giữ được một phần cấu trúc qua thời gian. Những chất dễ bay hơi có thể làm tổng thể mùi thay đổi, còn phần BFA bền hơn có khả năng duy trì mẫu tỷ lệ gắn với cá thể. [1]

Tuy nhiên, ký ức kéo dài nhiều tháng và độ ổn định hóa học trong một ngày là hai kết quả khác nhau. Thí nghiệm hành vi cho thấy mèo nhớ mùi đã gặp; phân tích hóa học cho thấy BFA là một ứng viên bền trong dấu mùi. Hai mảnh ghép hỗ trợ cùng một cách giải thích, nhưng chưa xác định BFA tồn tại nguyên vẹn ngoài môi trường suốt nhiều tháng. [1]

Những giọt lipid trong thận có vai trò gì?

BFA được phát hiện trong thận nhưng không có ở những mô khác đã được nhóm nghiên cứu kiểm tra. Các lipid mang BFA cũng xuất hiện trong những giọt lipid trung tính ở vỏ thận. Mèo có nhiều giọt như vậy, nhưng chức năng sinh học của chúng đã là câu hỏi chưa có lời giải trong hơn một thế kỷ. [1]

Một giả thuyết được đặt ra là các giọt lipid hoạt động như bể chứa nguyên liệu mang BFA. Nếu đúng, bể chứa này có thể làm giảm ảnh hưởng của những biến động ngắn hạn về chế độ ăn hoặc trạng thái sinh lý, nhờ đó hồ sơ hóa học trong nước tiểu không thay đổi quá nhanh. Con đường đưa BFA từ lipid trong thận vào nước tiểu vẫn chưa được làm rõ. [1]

Các hợp chất liên quan đến BFA và giọt lipid ở thận còn được tìm thấy trong một số loài họ Mèo, gồm sư tử, hổ, báo hoa mai, báo đốm, linh miêu và mèo Iriomote. Hồ sơ khác nhau giữa các loài, nhưng chưa có bằng chứng hành vi cho thấy các loài mèo hoang này dùng BFA để nhận ra từng cá thể theo cách tương tự mèo nhà. [1]

Từ hành vi đến lời giải hóa học còn thiếu gì?

Chuỗi bằng chứng hiện có đi qua ba bước: mèo phân biệt được mẫu nước tiểu; từng cá thể có hồ sơ BFA tương đối ổn định; và mèo phản ứng khi phần chứa BFA bị thay đổi. Sự ăn khớp giữa ba bước khiến giả thuyết “thẻ căn cước” hóa học trở nên hợp lý hơn việc chỉ tìm thấy một nhóm chất lạ trong nước tiểu. [1]

Dẫu vậy, “có đóng góp vào nhận diện” khác với “một mình quyết định danh tính”. Dấu nước tiểu còn chứa nhiều thành phần và thay đổi theo điều kiện môi trường. Thí nghiệm hiện tại xác định được mèo phát hiện khác biệt trong hồ sơ BFA, nhưng chưa cho biết chúng đọc được bao nhiêu thông tin, phối hợp BFA với các tín hiệu khác thế nào, hay cần điều kiện nào để nhận đúng một cá thể ngoài môi trường tự nhiên. [1]

Giá trị đáng nhớ của công trình nằm ở cách một biểu hiện nhỏ của con vật dẫn đường cho phân tích hóa học. Việc mèo bớt đánh hơi và giảm flehmen không trực tiếp chỉ ra phân tử nào, nhưng giúp xác định thời điểm nó coi mùi là quen hay lạ. Từ đó, 13 axit béo nổi lên như phần tương đối bền của một dấu mùi vốn luôn biến đổi. [1]