Nọc rắn: Vũ khí tối ưu của tự nhiên

Nọc độc của rắn là một loại vũ khí chết người, được hình thành trong khoảng thời gian trên 100 triệu năm. Nó cướp đi sinh mạng của hàng chục nghìn người mỗi năm. Và nhờ vào các công trình nghiên cứu mới, nó có thể là nền tảng của những liệu pháp chữa trị mới cứu sống rất nhiều người.

Là loài săn mồi nhưng rắn thiếu những đặc điểm quan trọng. Chúng không có chân để săn đuổi con mồi, không có móng vuốt để hạ gục và kẹp chặt con mồi. Nhưng những thiếu sót trên không hề hấn gì vì tiến hóa đã ban cho loài rắn một loại vũ khí tối ưu: Nọc độc. Với loại vũ khí này, vài trăm loài rắn độc có thể giết và làm yếu sức con mồi trước khi chúng có thể trốn thoát.

Nọc độc đã biến loài rắn thành một kẻ săn mồi nhỏ bé nhưng hiệu quả, và chúng có mặt ở khắp mọi nơi – miễn là môi trường đủ ấm để chúng vận động. Rắn sống ở bất cứ nơi nào từ ngọn cây đến rừng rậm, ở sa mạc và trong biển cả.

Rắn qua mặt sa giông độc trong cuộc đua tiến hóa

Nhìn chung, các nhà khoa học đều thống nhất về các tuyến độc tiến hóa như thế nào, nhưng bản thân chất độc lại là trường hợp khác. Một số nhà khoa học cho rằng nọc độc có thành phần là các chất protein bị biến đổi từ nước bọt rắn vốn có chức năng phá vỡ và tiêu hóa con mồi. Một số khác lại tin rằng khả năng sản sinh ra chất độc tiến hóa độc lập ở những loài rắn khác nhau.

Nhưng nhà nghiên cứu người Úc Bryan Fry, một trong những chuyên gia hàng đầu của thế giới về rắn độc, lại có giả thiết khác. Với sự trợ lực từ phân tích ADN, ông đã khám phá ra phần lớn các protein và enzyme tìm thấy trong nọc độc khá gần với các chất có ở những phần khác trên cơ thể rắn – ví dụ như các chất trong gan, trong cơ quan tiêu hóa hoặc các hệ khác. Gien điều khiển sản xuất các chất này trong những bộ phận, theo một cách nào đó, được kích hoạt trong tuyến nước bọt của rắn, nơi chúng sản xuất ra những chất một khi bị biến đổi và cải tạo có thể giúp loài rắn tiêu diệt con mồi cực kỳ hiệu quả.

Fry cũng tin rằng khả năng này xuất hiện vào một thời gian nhất định, trến 100 triệu năm trước đây ở một trong những tổ tiên sơ khai nhất của rắn hiện đại. Sau đó nó xuất hiện ở tất cả các loài rắn, nhưng chỉ được phát triển và cải biến ở 3 họ rắn mà hiện nay chúng ta xem là độc. Nọc rắn, nói cách khác lâu đời hơn bản thân loài rắn.

Nọc rắn cướp đi sinh mạng của hàng chục nghìn người mỗi năm. Và nhờ vào các công trình nghiên cứu mới, nó có thể là nền tảng của những liệu pháp chữa trị mới cứu sống rất nhiều người. (Ảnh: Robert Valentic/Nature PL)

Ba loại nọc độc

Nọc rắn khác biệt rõ rệt từ loài này sang loài kia, nhưng chúng đều có một điểm chung: mỗi loại trong số chúng đều là những hợp chất cực kỳ phức tạp, được hình thành từ hàng nghìn protein và enzyme khác nhau, mà mỗi loại lại có chức năng riêng biệt.

Nọc độc nhìn chung có thể được phân thành 3 nhóm chính: cytotoxins, neurotoxins và hemotoxins. Nhưng ranh giới của 3 nhóm khá mờ nhạt, phần lớn các loài sử dụng kết hợp cả 3.

Loại chất độc và tốc độ sát thương được hình thành phù hợp với đời sống của rắn và của con mồi. Ví dụ, loài rắn biển có loại nọc độc hoạt động cực kỳ nhanh, chúng thích sống quanh những rặng san hô và con mồi quan trọng nhất của chúng là cá. Nếu con cá nạn nhân không chết ngay lập tức, rắn biển có nguy cơ bị mất bữa ăn.

Những loài khác sống trong những môi trường không cần quan tâm liệu con mồi có được vận động một chút trước khi chết. Sau khi rắn tấn công, nó để cho con mồi chạy thoát. Hoạt động thể chất sẽ đảm bảo nọc độc được lan nhanh chóng trong cơ thể con mồi. Loài rắn sau đó sử dụng khả năng đánh hơi để theo dấu con mồi. Một đặc tính mang tính bảo đảm nữa là một số chất độc chứa các chất lợi tiểu mạnh khiến cho con mồi phải tiểu trên đường đào thoát. Như vậy loài rắn sẽ truy tìm chúng dễ hơn.

Nhiều loại rắn sản sinh ra một lượng nhỏ chất độc yếu chỉ đủ để cho những con mồi nhỏ bé của chúng. Nhưng nhiều loại nọc độc khác cực kỳ nguy hiểm với những động vật lớn – bao gồm cả con người. Điều này chắc chắn là trường hợp của rắn hổ mang chúa, loài rắn độc nhất thế giới, có thể hạ gục một con voi với một vết cắn. Rắn hổ mang chúa còn có thể săn những con rắn khác, vốn đã hình thành khả năng kháng độc đối với nọc rắn. Và đó là lý do của chất độc cực mạnh này: Cần nhiều nọc để giết một con rắn hơn một loài động vật có vú.

Cần phải hết sức thận trọng khi bạn nghe tiếng rung đuôi của loài rắn đuôi chuông Mỹ. Nọc của chúng có chất cytotoxin cực mạnh. (Ảnh: Mongabay)

Những tuyến độc phức tạp chết người

Tất cả các loài rắn độc đều có răng biến đổi đặc biệt có thể tiêm chủ động vào con mồi, nhưng sự đa dạng của chúng rất đáng kinh ngạc. Phần lớn các loài rắn độc được chia làm 3 họ: Colubridae, Elapidae hoặc Viperidae và hệ thống tiêm chất độc khác nhau ở mỗi loại. Răng nanh nguyên thủy nhất được phát hiện ở loài rắn nước – ví dụ như loài rắn ráo châu Phi. Răng nanh của chúng nằm ở tận đằng sau miệng và thường rất ngắn. Điều này có nghĩa là chúng phải đưa được con mồi vào miệng và bắt đầu nhai trước khi phóng chất độc.

Ở nhóm elapid, bao gồm cả rắn hổ mang, răng trước đã phát triển thành nanh. Nhưng hệ thống phát triển nhất phải kể đến nhóm rắn viper, một nhóm rắn bao gồm cả đuôi chuông Mỹ.

Ở nhóm viper, răng nanh ở hàm trên đã biến đổi thành một ống tiêm phức tạp. Khi miệng của rắn đóng, nó nằm ngược về phía sau trên vòm họng dưới, nhưng sẽ bật ra khi rắn đi săn mồi. Và khi chúng cắm phập vào con mồi, nọc độc phóng ra từ tuyến nước bọt thông qua những răng nanh rỗng và tiến vào con mồi.

Thiết kế răng nanh chỉ là một trong nhiều yếu tố quyết định sự nguy hiểm của rắn đối với con người. Thậm chí các hợp chất và độ độc của nọc không phải lúc nào cũng là yếu tố quyết định – đây là nguyên nhân vì sao danh sách những loài rắn độc nhất trên thế giới không phải lúc nào cũng phản ánh đúng thực tế. Đời sống của rắn và tính khí của chúng cũng quan trọng không kém.

Ví dụ, loài rắn biển được cho rằng có loại nọc độc độc nhất trong các loài rắn nhưng chúng chỉ sản xuất ra số lượng nhỏ. Mặc dù nhiều người bị chúng cắn, chỉ một vài người mất mạng. Chúng không hung hăng trừ khi bị đe dọa, Vì vậy chúng không đặc biệt nguy hiểm. Tuy nhiên, loài rắn phì châu Phi có độ độc vào loại trung bình nhưng chúng sản sinh lượng lớn và có răng nanh đặc biệt lớn và dài. Nếu xét tất cả các yếu tố, chúng còn nguy hiểm hơn rắn biển rất nhiều.

Loài rắn phì châu Phi có vết cắn khiến cho máu của con mồi đông lại và chúng sẽ chết vì các khối máu nghẽn. (Ảnh: Kostich.com)

Biện pháp chữa trị

Thật khó tin là những chất vốn sinh ra để giết chóc lại có khả năng trở thành những biệt dược hữu ích. Nhưng điều này là sự thực. Chất thuốc đầu tiên cô lập từ nọc độc của rắn là của rắn viper Brazil, loài Bothrops jararaca, năm 1949. Chất độc này làm giãn nở các mạch máu, khiến con mồi giảm huyết áp vì vậy chúng phản ứng chậm hơn và cuối cùng suy sụp. Chất độc sau đó trở thành nền tảng cho một loại dược liệu trị huyết áp phổ biến trong gia đình được gọi là chất ức chế ACE.

Một loại thuốc hiệu quả khác chữa rối loạn máu từ rắn viper Malaysia. Ở dạng nguyên chất, chất độc khiến cho con mồi chết vì xuất huyết ồ ạt bằng cách ngăn sự đông máu. Đối với người, chất này được dùng để chữa các khối máu nghẽn.

Nọc rắn thường có tác động lên một số tế bào nhất định, và đặc tính này dẫn đến một công trình nghiên cứu quan trọng đối với các biện pháp chữa ung thư. Các thuốc hóa trị liệu điển hình gây ra những tác dụng phụ vì chúng không thể phân biệt giữa các tế bào ung thư và các tế bào khỏe mạnh của cơ thể. Một số công trình đang thực hiện kiểm nghiệm việc sử dụng nọc rắn để phá hủy chỉ các mạch máu dẫn các chất dinh dưỡng đến khối u, từ đó bỏ đói nó đến chết.

Không may là việc chuyển đổi nọc rắn thành thuốc có thể rất tốn thời gian vì chúng chứa quá nhiều thành phần khác nhau. Trong nhiều trường hợp, nọc của một con rắn có thể gây nhiều tác dụng ngược nhau.

Ví dụ, từ nọc rắn hổ mang Siberia, các nhà khoa học đã cô lập 3 loại enzyme phospholi­pases, có thành phần hóa học giống hệt nhau nhưng khác nhau về nồng độ acid, nhưng chúng có những tác động hoàn toàn trái ngược nhau. Phospholi­pases nồng độ thấp kiềm chế sự đông máu trong khi phospholi­pases nồng độ cao phá hủy các tế bào máu đỏ. Loại trung thì có dạng neurotoxin.

Nhiều loại neurotoxin hoạt động bằng cách kiềm chế hoặc chặn hoàn toàn hoạt động thần kinh, vì vậy có những công trình nghiên cứu khá thú vị nhắm đến những chứng bệnh như động kinh có nhiều hoạt động điện não, chữa trị các cơn đau hoặc giúp người bị nghiện cai thuốc. Đáng chú ý là những chất khác vừa được phát hiện trong nọc rắn thực sự nuôi dưỡng sự hình thành các tế bào nơ-ron mới. Điều này sẽ có ích đối với người bị bệnh Alzheimer và những chứng bệnh khác mà nơ-ron trong não chết đi.

Rắn có thể giết hại hàng chục nghìn người mỗi năm nhưng nọc độc chết người của nó tiềm tàng khả năng cứu chữa cho hàng nghìn người khác.