Sinh vật phát sáng - sự kỳ diệu của thiên nhiên

Vào đêm trước khi đổ bộ lên châu Mỹ, Christopher Columbus đã trông thấy "những ngọn nến nhảy múa trên mặt biển”. Đó chính là ánh sáng phát ra từ những con “giun lửa” đang gọi bạn tình.

Trong lịch sử, sự tự phát sáng sinh học từng gây nhiều bối rối cho con người. Chuyện xưa còn ghi lại: Khi con tàu Mỹ lướt qua một đàn sứa nhỏ, chúng phát ra hàng triệu tia sáng màu xanh. Bên trong khoang lái, Edith Widder, thuộc Viện Hải dương học Harbor Branch, hoảng hốt khi thấy dạ quang tràn ngập chung quanh con tàu mạnh đến nỗi ông có thể đọc những con số trên bảng kiểm soát mà không cần bật đèn.

Hàng nghìn năm trước, người Trung Hoa và Việt Nam... cũng đã từng thảng thốt khi thấy những con vật nhỏ bay qua bay lại chớp sáng lập lòe: “Đom đóm bay qua/thày tưởng là ma...”.

Nhà thám hiểm Christopher Columbus kể rằng , vào đêm trước khi đổ bộ lên châu Mỹ, ông đã trông thấy “những ngọn nến nhảy múa trên mặt biển”. Đó chính là ánh sáng phát ra từ những con “giun lửa” đang gọi bạn tình. Năm 1634, các chiến thuyền nước Anh đi đến gần Cuba đã phải tạm ngừng đổ bộ vì thấy ánh sáng lạ trên bờ biển, và cho rằng đảo đang được bảo vệ tốt. Nhưng thực ra không hề có sự bảo vệ nào cả, ánh sáng lạ đó do hàng nghìn con bọ phát quang gọi là Cucujos gây ra.

Tại bang New Jersey, cảnh sát nhận được một cú điện thoại báo tin có ánh sáng xanh kỳ quái tại kênh đào Arthur Kill, họ nghi rằng có thể một sự kiện tệ hại nào đó đã xảy ra. Lập tức đội cấp cứu của địa phương và liên bang kéo đến. Nhưng thực chất đó chỉ là ánh sáng xanh lục tỏa ra từ nhiều đàn mực phát dạ quang bị gió và những luồng nước đưa đẩy vào khúc kênh đào này.

Rất nhiều sinh vật có thể phát quang

Trong khi đa số sinh vật biển phát ra ánh sáng xanh truyền xa trong nước biển, thì những loài vật trên cạn lại có gam màu rộng hơn. Ấu trùng một loài giun “đường sắt” ở Trung Mỹ và Nam Mỹ có cái đầu phát sáng màu đỏ và 11 cặp phát sáng vàng xanh ở hai bên sườn, giống như một tàu hỏa bé xíu đang vận chuyển hành khách trong đêm.

Một loại bọ phát sáng tại vùng biển Caribe có ánh sáng màu cam hình trái tim phát ra từ bụng, và 2 “cái đèn” vàng - xanh lá cây nằm ở trên vai, đủ sáng để cho các thiếu nữ bản xứ dùng nó trang điểm cho mái tóc. Nhưng một loại vi khuẩn lại chỉ có ánh sáng xanh rất yếu, phải 1.000 tỷ con mới tạo ra được ánh sáng có cường độ như chiếc bóng điện tròn 60 watt.

Một vài loài côn trùng ăn thịt cũng có khả năng phát quang: Con cái chớp sáng để con đực tìm đến cặp đôi, và bị con cái ăn thịt. Tại New Zealand trong hang động Watomo có loài sâu phát sáng dụ con mồi bằng cách: Từng đàn sâu bám lên nóc hang động ngầm dưới đất, phát sáng trông giống như sao trời, các côn trùng trong hang tưởng thật tìm đường bay thẳng lên trên, thế là vướng vào đám tơ dính đã giăng sẵn, và bị sâu ăn thịt.

Một số loài không có khả năng phát sáng, nhưng lại cộng sinh với loài phát sáng để mưu lợi. Loài cá anglerfish có một bọc vi khuẩn phát quang trước trán để thu hút các con mồi đến ngay hàm răng nhọn của mình.

Người cũng phát quang

Năm 1934, một hiện tượng lan truyền khắp nước Italy dưới cái tên “Người đàn bà phát quang ở Pirano”.

Bác sĩ Sambo thuộc Bệnh viện Pirano đang ngủ bỗng choàng tỉnh vì tiếng hộ lý gọi thất thanh: “Bác sĩ đến ngay, bà Anna Monaro vừa ngủ vừa phát ra ánh sáng”. Bác sĩ đến thì thấy đó là sự thật. Sáng sau cả bệnh viện xôn xao, và hằng đêm cái giường của Monaro lại sáng rực. Bà Monaro (người mẹ của 6 đứa con) cho biết: “Tôi không hiểu gì cả, vì tôi ngủ cơ mà”.

Bệnh án của bệnh viện ghi rõ: “Bệnh nhân Monaro không phải là phù thủy hay nhà ngoại cảm gì cả. Nhưng ban đêm từ lồng ngực của bệnh nhân có một luồng sáng mạnh vẫn phát ra soi rõ cả gương mặt trong căn phòng tối. Trong khi đó, bà ta rên nhẹ. Khi tỉnh dậy, nhịp tim của Monaro tăng cao nhưng thân nhiệt vẫn ổn định”.

Mục sư Michel Garicoits ở Pháp (sinh năm 1797) cũng một lần phát sáng cả gương mặt vào đêm giáng sinh năm 1830. Sau đó, ông bị nhiều cơn co giật khó hiểu. Michel qua đời sau đó gần 3 năm.

Ở Việt Nam có cô giáo Trần Thị Lộc (thôn Bình An, thị trấn Tiên Kỳ, huyện Tiên Phước, tỉnh Quảng Nam) cũng phát sáng. Vào một buổi tối đầu năm 1993, dọn bếp xong, cô lau tay thì thấy cánh tay phát ra ánh sáng xanh. Ngỡ hoa mắt, cô lặp lại động tác cũ thì lại thấy tay phát ra ánh sáng với cường độ mạnh hơn. Hoảng quá, cô gọi chồng cùng các con tới xem. Và mọi người đều thấy rõ hiện tượng này.

Do không biết vì sao nên cô Lộc và gia đình lo lắng, giấu kín không cho ai biết. Nhưng vào dịp Tết Ất Hợi (1995), khi cùng các đồng nghiệp đi thăm nhà bạn bè, cơ thể cô lại phát sáng nên mọi người biết. Từ khi phát hiện ra sự lạ, cô giáo Lộc (ngoài 40 tuổi) vẫn khỏe mạnh bình thường.

Cô Nguyễn Thị Ngà (ở thôn Ân Thường, xã Ân Thanh, huyện Hoài Ân, tỉnh Bình Định) cũng phát hiện trên người mình phát ra những vệt sáng nhấp nháy vào một đêm năm cô 21 tuổi. Hiện tượng này tiếp diễn trong vài đêm nữa thì hết, đến dịp Tết Bính Tý (1996) thì tái hiện, dai dẳng và nhiều hơn trước. Cô Ngà càng cử động thì ánh sáng phát ra càng nhiều, kèm theo tiếng nổ lép bép.

Lý giải của khoa học

Cho đến nay, các nhà khoa học đã nhận biết được 130 “luật phát sáng” riêng biệt, được gần 2.000 loại đom đóm sử dụng. Tại Đông Nam Á, đom đóm đực tập hợp trên một cái cây và gọi bạn tình bằng cách phát sáng cùng lúc chớp, tắt làm cho cây trông giống như cây thông giáng sinh. Song chúng vẫn chưa nổi bật bằng hình ảnh tại một vài vùng ở Thái Lan, cả một hàng cây ven đường sáng lên vì đom đóm đồng loạt chớp chớp sáng rực giống như đèn quảng cáo.

Các nghiên cứu đã soi sáng nguồn gốc của sự phát sáng sinh vật. Đó là phản ứng của 2 hóa chất mà các sinh vật sống tự sản xuất ra được: Luciferin (có tác dụng phát sáng) và luciferase (enzym xúc tác sự ôxy hóa luciferin). Có nhiều loại luciferin và luciferase khác nhau trong thiên nhiên nên màu dạ quang phát ra cũng khác nhau.

Cường độ phát sáng của các sinh vật cũng khác nhau. Có kiểu phát sáng bên ngoài và kiểu phát sáng bên trong tế bào. Trong trường hợp thứ nhất, động vật có 2 loại tế bào: một loại chứa thể vàng lớn của chất luciferin, một loại khác chứa những hạt enzym luciferase nhỏ hơn. Khi con vật cần phát sáng thì các cơ của nó co lại và ép chất luciferin vào khoảng giữa các tế bào, hay ra ngoài. Tại đây, dưới tác động của enzym luciferase, chất luciferin được ôxy hóa và phát sáng.

Trong trường hợp phát sáng bên trong tế bào, luciferin và luciferase nằm trong cùng một tế bào. Hiện nay khoa học vẫn chưa biết được làm thế nào để bật sáng. Có thể khi đó con vật đã tăng cường đột ngột cung cấp ôxy cho tế bào chăng?

Những năm gần đây, nhờ máy móc có thể phát hiện sự phát sáng yếu ớt từ tế bào thực vật, các nhà khoa học mới biết rằng quang hóa (biến hóa năng thành quang năng) là một hiện tượng rất phổ biến. Rất nhiều chất, trong đó có lipid, khi bị ôxy hóa có khả năng phát sáng. Thì ra thực vật và động vật thường xuyên phát sáng, đặc biệt mạnh trong thời gian chúng làm việc. Bề mặt trái tim ếch đang co bóp chẳng hạn, phát sáng không ngừng.

Những ứng dụng vào đời sống

Từ xa xưa, con người đã biết cách lợi dụng sự phát sáng của sinh vật phục vụ mình. Ở Việt Nam lưu truyền câu chuyện: Một thiếu niên nghèo ban đêm mới có thời gian đọc sách nhưng không tiền mua dầu thắp nên đã bắt nhiều đom đóm bỏ vào vỏ trứng lấy ánh sáng học bài.

Vào thế kỷ 17, nông dân Thụy Điển đã biết dùng gỗ nhiễm nấm dạ quang để chiếu sáng cho những lều chứa cỏ khô dễ bắt lửa. Trong Đại chiến thế giới lần thứ 2, binh lính Nhật Bản đã đập nát loài giáp xác phát quang Cypridine và chà xát chúng vào lòng bàn tay để lấy ánh sáng trong đêm, đọc bản đồ mà không sợ bị đối phương phát hiện.

Ánh sáng của một con vi khuẩn phát quang là không đáng kể. Để cho “ngọn đèn” sáng bằng một cây nến, trong bình cầu phải có trên 500 nghìn tỷ vi khuẩn. Có thể tập hợp một quần thể vi khuẩn cực kỳ nhiều trong vật chứa nhỏ để chế ra những ngọn đèn tương đối sáng. Năm 1935, trong một hội nghị quốc tế, những ngọn đèn như vậy đã được dùng để soi sáng hội trường của Viện Hải dương học Paris.

Các nhà khoa học ở Canada đã phát triển được một loại vi khuẩn có thể phát sáng khi tiếp xúc với nhôm, thủy ngân và các kim loại khác, mở ra triển vọng ứng dụng vào thăm dò khai thác mỏ.

Tại Viện đại học Alberta ở Canada, gene vi khuẩn phát quang được cấy vào vi khuẩn tạo nên nốt sần ở rễ cây đậu nành, làm cho rễ cây này phát sáng khi cây thiếu đạm. Dựa vào nghiên cứu này, người ta có thể làm cho cây cối phát sáng khi chúng cần nước hoặc phân bón, hay khi bị nhiều côn trùng tấn công.

Còn Clarence Kado, một nhà bệnh lý học thực vật của Đại học California (Mỹ) thì có cái nhìn lãng mạn hơn: Ông ta tin rằng một ngày nào đó khoa học có thể tạo ra được những cây thông giáng sinh không cần bóng đèn nhân tạo.

Nhiều nhà khoa học cho rằng, trong điều kiện nào đó, có thể sử dụng sự chuyển hóa trực tiếp hóa năng thành quang năng. Những ngọn đèn làm việc theo nguyên tắc đó sẽ tiết kiệm hơn nhiều so với những đèn nóng sáng hiện nay. Bởi lẽ toàn bộ năng lượng dùng trong quá trình phát sáng sinh học được chuyển hóa hoàn toàn thành ánh sáng, trong khi đó ở những đèn đốt nóng sáng, chỉ 12% năng lượng sử dụng được biến thành quang năng.