Làm thế nào thằn lằn tự rụng đuôi?

Các nhà sinh thái học thuộc Đại học Michigan cùng các đồng nghiệp đã tìm ra câu trả lời cho câu hỏi đã tồn tại hơn một thế kỷ: Yếu tố chính xác định khả năng tự rụng đuôi của thằn lằn là gì?

Câu trả lời chỉ là một từ: Nọc độc

Tự rụng đuôi là một cách phòng vệ kẻ săn mồi thường thấy ở thằn lằn. Khi bị tấn công, hầu hết các loài thằn lằn vứt bỏ phần đuổi “nghoe nguẩy” và bỏ trốn. Con vật săn mồi thường ăn phần đuôi trong khi con thằn lằn may mắn trốn thoát. Sau đó, đuôi của thằn lằn sẽ tự mọc lại.

Khả năng tự rụng đuôi của thằn lằn từ loài này sang loài khác, và từ địa điểm này địa điểm khác, có nhiều biến đổi. Trong hơn một thế kỷ, các nhà sinh vật học nghi ngờ sự biến đổi này được kiểm soát bởi áp lực từ những kẻ săn mồi: Khi số lượng những loài vật “ăn thằn lằn” tăng lên, nhu cầu đối với cơ chế phòng vệ hữu hiệu này cũng tăng lên.

Khi thằn lằn sống gần những con vật muốn săn tìm chúng, chúng có xu hướng phát triển khả năng tự rụng đuôi một cách dễ dàng, vì đặc tính này cho phép chúng sống sót lâu hơn để sinh sản và truyền gen xuống thế hệ tiếp theo.

Tuy nhiên, việc mất đuôi cũng để lại hậu quả về lâu dài, bao gồm suy giảm khả năng linh hoạt, địa vị xã hội thấp hơn và tốc độ phát triển chậm hơn. Vì vậy nhìn từ khía cạnh tiến hóa, duy trì khả năng tự rụng đuôi chỉ thích hợp khi xung quanh có nhiều kẻ săn mồi.

Nhóm nghiên cứu quyết định kiểm tra ý tưởng về áp lực từ loài săn mồi bằng cách sử dụng sự kết hợp giữa thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và những đo đạc thực địa được thực hiện tại Hy Lạp và quần đảo Aegean, nơi có rất nhiều loài vật săn mồi sinh sống. Kết luận của họ? Giả thuyết về áp lực từ loài săn mồi nói chung là đúng, nhưng có một điểm không ngờ tới: Không phải tất cả các loài săn mồi đều có vai trò như nhau.

Nhà sinh thái học Johannes Foufopulos, đồng tác giả của nghiên cứu được công bố trên tạp chí Evolution, cho biết: “Trên thực tế, loài săn mồi duy nhất thực sự quan trọng là rắn”.

“Trên những hòn đảo Aegean, rắn là loài chuyên săn thằn lằn,” Foufopoulos, giáo sư thuộc Trường môi trường và tài nguyên tự nhiên và Khoa Sinh thái học và sinh vật học tiến hóa, giải thích thêm. “Vì vậy rất có lý khi cho rằng hệ thống phòng vệ của thằn lằn nhằm vào kẻ thù chính của chúng, loài rắn. Nhưng chưa ai từng phát hiện ra mối liên hệ này, cho đến nay”.

Cách tấn công riêng biệt của rắn có lẽ là lời giải thích tốt nhất cho kết luận này. Khi những loài săn mồi không có nọc độc tấn công, chiến thuật rụng đuôi chỉ thực sự hiệu quả trong một số trường hợp khá hiệm hoi, khi con vật tấn công túm vào đuôi.

Nhưng khi một con rắn giương nanh chuẩn bị tấn công, chỉ cần chạm nhẹ vào đuôi của thằn lằn là có thể nhiễm nọc độc chết người. Trong trường hợp đó, khả năng tự rụng đuôi chỉ trong vài giây đồng hồ - trước khi nọc độc lan đến các cơ quan quan trọng của thằn lằn – trở thành vấn đề giữa sự sống và cái chết.

Nhà sinh thái học của U-M Jonhannes Foufopoulos với một con thằn lằn Aegean, một trong 15 loài thằn lằn được sử dụng trong nghiên cứu của ông về sự tự rụng đuôi ở thằn lằn tại Hy Lạp và quần đảo Aegean. (Ảnh: Lin Jones)

Foufopoulos cho biết: “Thằn lằn mất đuôi, nhưng vẫn còn sống. Và nó có thể mọc lại một cái đuôi khác”.

Mặc dù nghiên cứu được thực hiện ở khu vực Địa Trung Hải, Foufopoulos cho rằng kết quả này có thể áp dụng ở các phần khác của thế giới – ví dụ như Tây Nam châu Mỹ hoặc Úc – nơi thằn lằn cùng tồn tại với rắn có độc.

Hy Lạp và hàng nghìn hòn đảo thuộc khu vực Aegean là nơi lý tưởng để nghiên cứu quá trình tiến hóa của các loài động vật, và mỗi nhóm động vật thich nghi với điều kiện riêng biệt của từng hòn đảo. Tình huống này tương tự như nghiên cứu của Darwin về sự khác biệt về mỏ của chim sẻ trên quần đảo Galapagos.

Hàng triệu năm trước, khi mức độ nước biển thấp hơn ngày nay, quân đảo Aegean là một phần của đất liền, và toàn bộ khu vực có chung tập hợp các loài săn mồi. Ngày nay, các loài săn mồi bao gồm động vật có vú như cáo và chó rừng, cũng như rắn và chim ví dự như diều hâu, chim ưng, chim bách thanh, và quạ.

Qua nhiều thiên niên kỷ, mực nước biển dâng lên và hàng nghìn hòn đảo Aegean được hình thành., Dần dần, sự đa dạng hóa của các loài săn mồi trên những hòn đảo này giảm đi. Ngày nay, một số hòn đảo Aegean đã không còn loài rắn.

Nhóm nghiên cứu tìm kiếm mối tương quan giữa tỷ lệ tự động và sự có mặt hoặc vắng mặt của một số loài săn mồi tại 10 khu vực thu thập của nghiên cứu. Tỷ lệ tự động là thước đo mức độ dễ dàng mà thằn lằn có thể tự rụng đuôi. Tỷ lệ này càng cao, thì chúng tự rụng đuôi càng dễ.

Tín hiệu rõ rệt nhất trong quá trình nghiên cứu đó là mối liên hệ với rắn.

Nhóm nghiên cứu phát hiện rằng thằn lằn trên những hòn đảo không có rắn thường mất khả năng tự rụng đuôi. Ngược lại, ở tất cả những địa điểm nơi rắn sinh sống thì thằn lằn có tỷ lệ tự động cao.

Nghiên cứu bao gồm hơn 200 thằn lằn ăn côn trùng thuộc 15 loài, với kích thươcs từ 5 đến 8 inch, kể từ mũi đến chỏm đuôi.

Để xác định tỷ lệ tự động, các nhà nghiên cứu kết hợp những quan sát thực địa và các đo đạc trong phòng thí nghiệm. Trên thực địa, thằn lằn đã tự rụng đuôi và mọc đuôi mới có thể được phân biệt với thằn lằn vẫn còn đuôi ban đầu.

Trong phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu sử dụng compa chọc nhẹ vào đuôi của thằn lằn với một lực xác định trong vòng 15 giây. Tỷ lệ tự động phòng thí nghiệm cho từng loài được thể hiện bằng khoảng thời gian mà thằn lằn tự rụng đuôi.

Hiểu rõ sự phân bố khả năng tự ngắt đuôi ở những loài thằn lằn khác nhau có ứng dụng quan trọng cho các nhà sinh vật học bảo tồn. Vì tính quan trọng của khả năng tự rụng đuôi, như hệ thống phòng vệ loài săn mồi, việc thể hiện khả năng này có thể giúp dự đoán loài thằn lằn nào đang gặp nguy hiểm nhất.

Như sự tuyệt chủng ở các hòn đảo Địa Trung Hải khác cho thấy, thằn lằn đã mất khả năng tự rụng đuôi không sẵn sàng bảo vệ bản thân trước sự sâm lấn của rắn. Tác giả chính của bài báo là Panagiotis Pafilis thuộc SNRE. Các đồng tác giả bao gồm Foufopoulos, Nikolaos Poulakakis thuộc Đại học Yale, Petros Lymberakis thuộc Bảo tàng lịch sử tự nhiên Crete và Efstratios Valakos thuộc Đại học Athens.

Nghiên cứu do Trường môi trường và tài nguyên tự nhiên thuộc UM và Chương trình Hy Lạp hiện đại của UM tài trợ.

Tham khảo:
1. Panayiotis Pafilis, Johannes Foufopoulos, Nikos Poulakakis, Petros Lymberakis, Efstratios D. Valakos. Tail Shedding In Island Lizards [Lacertidae, Reptilia]: Decline Of Antipredator Defenses In Relaxed Predation Environments. Evolution, 2009; DOI: 10.1111/j.1558-5646.2009.00635.x