Trong gần 250 năm qua, giới khoa học nghĩ rằng chỉ có một loài lươn điện sống tại vùng châu thổ Amazon. Loài vật độc đáo có tên khoa học Electrophorus electricus có khả năng phóng xung điện dưới nước làm tê liệt con mồi. Nó sinh sống phổ biến ở khắp các vùng đầm lầy, sông, suối ở phía bắc Nam Mỹ.
Với công nghệ phân tích gen và môi trường sinh thái hiện đại hơn, những nhà nghiên cứu tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Quốc gia của Viện Smithsonian vừa phát hiện rằng lươn điện ở vùng châu thổ Amazon có thể được chia ra đến ba loài khác nhau, tiến hóa từ nhiều triệu năm trước.
Phát hiện của các nhà khoa học ngày 10/9 được đăng tải trên tạp chí Nature Communications.
 |
| Các nhà khoa học tìm kiếm 107 mẫu vật lươn điện trong 6 năm tại Amazon để phân tích sự đa dạng của loài. Ảnh: Smithsonian. |
Loài vật có cú phóng điện mạnh nhất
Khoa học ghi nhận gần 250 loài cá có khả năng tạo ra dòng điện được phát hiện tại Nam Mỹ, trong đó có cá chình điện hay còn gọi là lươn điện vì hình dáng tương tự các giống lươn bình thường.
Lươn điện cũng là loài duy nhất sử dụng điện do cơ thể sản sinh để săn mồi và tự vệ. Chúng còn dùng dòng điện để giao tiếp với nhau và định hướng khi bơi.
Các nhà khoa học từ Viện Smithsonian đã hợp tác cùng Bảo tàng Động vật học, thuộc đại học Sao Paulo tại Brazil, cùng nhiều viện nghiên cứu khác trên khắp thế giới để khám phá tính đa dạng của loài này cũng như các loài cá phát điện khác ở Nam Mỹ.
C. David de Santana, trưởng nhóm nghiên cứu, cùng cộng sự thu thập các cá thể lươn điện ở Amazon trong gần 6 năm qua để so sánh.
Sau khi nhận thấy đặc điểm bên ngoài của mẫu vật không có điểm khác biệt nào rõ rệt, Santana chuyển sang ngiên cứu ADN của chúng. Lúc đó, ông mới phát hiện những khác biệt mang tính di truyền cho thấy 107 mẫu vật thí nghiệm có thể chia thành ba loài khác nhau: Electrophorus electricus (E.Electricus) như cách khoa học gọi trên từ trước đến nay, cùng hai loài mới là Electrophorus voltai (E.Voltai) và Electrophorus varii (E.Varii).
Đặc biệt, loài E.Voltai có khả năng phóng điện lên đến 860 volt. Đây là mức điện thế lớn nhất từng được ghi nhận trong toàn bộ thế giới động vật. Kỷ lục trước đó ở loài lươn điện chỉ đến 650 volt.
Loài E.Varii cũng chỉ phóng được dòng điện từ 151-572 volt, thấp hơn nhiều so với người họ hàng của mình. Còn E.Electricus chỉ phóng được tối đa 480 volt.
"Điện thế là tiêu chí phân loại mang tính then chốt của nghiên cứu. Chưa có ai từng sử dụng biện pháp này để xác định loài động vật mới", Naercio Menezes, chuyên gia tại Bảo tàng Động vật học Brazil, ngày 10/9 cho biết.
 |
| Lươn điện, hay cá chình điện, là loài cá duy nhất dùng khả năng phóng ra dòng điện sinh học để tự vệ và săn mồi. Ảnh: Kenneth Catania. |
Cùng tổ tiên hơn 7 triệu năm trước
Khác với những gì khoa học nhầm tưởng bấy lâu, E.Electricus không sinh sống phổ biến khắp vùng châu thổ Amazon mà chỉ thu hẹp trong khu vực cao nguyên Khiên Guiana. Vùng địa chất cổ đại được hình thành gần 1,7 tỷ năm trước với nhiều thác nước và suối chảy xiết.
E.Voltai lại chủ yếu sống ở phía nam Amazon, tại cao nguyên Khiên Brazil. Loài lươn điện còn lại, E.Varii, sống nhiều ở những vùng nước lợ và chảy chậm ở khu vực địa hình thấp và ngập mặn. Các nhà khoa học đặc tên cho loài lươn thứ 3 theo tên của Richard Vari, nhà ngư học nổi tiếng tại Viện Smithsonian đã qua đời năm 2016.
Sự khác biệt về môi trường sinh sống có thể đã góp phần tạo nên mức điện thế được phóng ra khác nhau giữa các loài lươn điện trong quá trình tiến hóa.
Loài E.Voltai sống ở vùng nước trong, nhiều oxy trên địa hình cao, nước không có nồng độ muối cao nên khả năng dẫn điện thấp hơn. Điều này khiến chúng phát triển khả năng phóng điện mạnh hơn để săn mồi. Trong khi đó, lươn điện E.Varii sống ở những vùng nước ngập mặn nên chỉ cần tiến hóa với khả năng phóng điện yếu hơn.
Dựa trên so sánh gen, Santana và các cộng sự cho rằng lươn điện tại Nam Mỹ bắt đầu tiến hóa thành hai nhóm khác nhau khoảng 7,1 triệu năm trước. Trong đó, hai loài lươn điện nước trong là E.Voltai và E.Electricus có cùng tổ tiên sống ở vùng cao nguyên cổ đại, còn tổ tiên của loài E.Varii nước lợ sống ở vùng thấp.
Khoảng 3,6 triệu năm trước, tổ tiên của E.Voltai và E.Electricus bắt đầu tiến hóa theo hai hướng. Quá trình này rơi vào đúng giai đoạn dòng sông Amazon thay đổi dòng chảy, chảy ngang qua cả lục địa và băng qua nhiều vùng cao nguyên khác.
 |
| 107 mẫu vật mà các nhà khoa học thu thập được chia thành ba loài (thứ tự từ trên xuống): Electrophorus electricus, Electrophorus voltai và Electrophorus varii. Ảnh: Nutural Communications. |
Lời kêu gọi bảo vệ Amazon
Trưởng nhóm nghiên cứu Santana cho biết ông và các cộng sự rất hào hứng khi phát hiện ra yếu tố đa dạng sinh học mới của vùng Amazon mà khoa học bỏ sót hàng trăm năm qua. Loài lươn điện E.Voltai cũng trở thành "máy phát điện sinh học" mạnh nhất từng được tìm thấy.
Nghiên cứu đồng thời mở ra nhiều cơ hội mới để tìm hiểu cách động vật tạo ra dòng điện lớn thông qua sắp xếp và so sánh bộ gen của các loài lươn điện.
Vì cả ba loài lươn điện có cùng tổ tiên nhưng tiến hóa theo những hướng khác nhau sau hàng triệu năm, chúng có thể đã phát triển được những hệ thống riêng giúp phóng điện sinh học. Cơ chế phóng điện của lươn điện E.Voltai được xem là độc nhất vô nhị.
"Chúng có thể sở hữu những enzyme, hợp chất khác với những họ hàng của mình và có thể được sử dụng để phát triển dược phẩm và công nghệ mới", Santana cho biết.
"Nếu sau gần 250 năm khám phá khoa học mà chúng ta vẫn có thể tìm ra thêm được một loài cá mới dài gần 2,5 m, bạn có tưởng tượng được còn biết bao nhiêu điều đang chờ chúng ta phát hiện trong khu vực này không", ông nhận định về mức độ đa dạng sinh học đáng kinh ngạc của Amazon.
