Hàng nghìn năm nay, các ngư dân đã biết một số loại cá có thể “giật” tay họ, mặc dù họ không hiểu rõ bằng cách nào.
Chỉ đến những năm 1700, các nhà “tự nhiên học” mới bắt đầu tính đến giả thuyết: những con cá này đã phóng điện - hiện tượng mà người của thế kỷ 18 hiểu là tương tự sấm sét.
Tìm tòi về điều này, nhà vật lý người Italy Alessandro Volta năm 1800 đã cố tạo ra một con cá phát điện nhân tạo. Ông quan sát rằng cá đuối có các lớp cơ sát nhau, và tự hỏi đó có phải là bí quyết giữ điện năng của chúng. Để mô phỏng, ông tạo một số lớp kim loại chồng lên nhau, xen kẽ kẽm và đồng.
Hóa ra, mô hình của ông Volta lại có thể giữ lượng điện lớn, có thể chuyển thành dòng điện gây sốc. Mô hình đơn giản về một con cá phát điện nhân tạo trong phòng lab của Volta ngày nay được xã hội sử dụng, nhưng với phiên bản tinh vi hơn, mà chúng ta thường gọi là pin hay ắc quy.
Mới đây, các nhà khoa học phát hiện ra có loài cá chình điện (thường được gọi là lươn điện vì hình dáng giống lươn) có thể phóng điện lên tới 860 volt, vượt xa kỷ lục 650 volt trước đây.
Phát hiện này đã gây nhiều chú ý. Các nghiên cứu về loài động vật thú vị này đã được tiến hành từ lâu, hé lộ sự tinh vi, thậm chí kỳ diệu, trong cách loài lươn điện này “ra đòn”.
 |
| Loài lươn điện mới có tên Electrophorus voltai có thể phát ra luồng điện lên tới 860 volt. Ảnh: AFP. |
“Điều khiển từ xa” có thể “pause” con mồi
Chẳng hạn, nghiên cứu của tiến sĩ Kenneth Catani, nhà sinh vật học ở đại học Vanderbilt, Mỹ, năm 2014 cho thấy lươn điện dùng điện để “điều khiển từ xa” con mồi, có lúc bắt chúng phải ra khỏi nơi trú ẩn, hay có lúc lại làm tê liệt con mồi từ xa.
“Chúng đã thích ứng một cách tinh vi với việc phải tấn công con mồi (bằng điện)”, Harold Zakon, nhà sinh vật học ở đại học Texas - Austin, nói với New York Times, và cho biết giới khoa học đã nghiên cứu lươn điện hơn 200 năm nay.
Các nhà khoa học từ lâu cũng biết rằng lươn điện tấn công con mồi bằng một loạt xung điện, thậm chí 400 xung điện mỗi giây. Nhưng họ chưa hiểu rõ và tường tận cách lươn điện “ra đòn”.
 |
| 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. |
Năm 2013, tiến sĩ Catania quyết định tìm hiểu kỹ hơn bằng cách quay phim lươn điện trong bể nước, dùng camera có thể ghi được 1.000 khung hình một giây.
“Tôi đang hình dung con cá (mồi) sẽ giãy giụa”, ông nói. Nhưng hình quay chậm lại cho thấy con mồi ngay lập tức đông cứng, bất động hoàn toàn trong vòng 4/100 giây. “Nó bị kẹt cứng trong một tư thế”, tiến sĩ Catania nói.
Con mồi cứ thế lơ lửng, cứng đơ trong nước, và rồi bị con lươn điện ăn thịt. Trong một số trường hợp, cú sốc điện tan dần trước khi con lươn có thể bơi đến, và bữa ăn ngon lành bỗng tỉnh dậy rồi bơi đi mất.
Đánh vào bộ phận nào để khiến con mồi đông cứng?
Biết được việc con mồi bị đông cứng, tiến sĩ Catania lại đặt ra câu hỏi khó hơn. Chính xác thì bằng cách nào lươn điện có thể khiến con mồi bất động hoàn toàn chỉ với cú sốc điện ngắn ngủi như vậy?
Vì vậy, ông làm một thí nghiệm mới, cho lươn điện phóng điện vào con mồi. Mục tiêu là tìm hiểu xem xung điện đã tác động lên chính xác bộ phận nào mà khiến con mồi “đông cứng”.
 |
| Giáo sư Ken Catania nghiên cứu về cách thức ra đòn của lươn. Ảnh: Đại học Vanderbilt. |
Đầu tiên, ông dùng một con cá đã bị loại bỏ não làm con mồi. Con mồi bị sốc điện trở nên bất động - tức không có gì khác thường - chứng tỏ điện đã tác động đến một bộ phận khác của con mồi.
Ông làm lại thí nghiệm, lần này loại bỏ cả não và tủy sống của con cá mồi. Con cá cũng vẫn bất động. Như vậy cơ chế tác động làm con mồi đông cứng không liên quan tới não và tủy sống.
Thử nghiệm thêm, tiến sĩ Catania tiêm vào con mồi một loại thuốc có thể ức chế sự kết nối từ dây thần kinh vào cơ. Đến lúc này, con mồi vẫn cử động - cú sốc điện không làm con mồi đông cứng nữa.
Vậy chỉ còn một khả năng duy nhất, theo ông Catania: Lươn điện đã đánh vào những dây thần kinh chạy từ tủy đến các cơ.
Nói cách khác, xung điện của lươn đã tạo ra các dòng điện chạy dọc toàn bộ dây thần kinh, làm cho các cơ cùng co lại một lúc. Các xung điện được phóng ra ở tần số vừa đúng để con mồi đông cứng hoàn toàn.
“Đây đúng là cơ chế của súng Taser”, tiến sĩ Catania nói.
Taser là loại súng bắn ra hộp điện nhỏ có phi tiêu ở phía trước. Phi tiêu sẽ găm vào nạn nhân, và gây sốc điện trong khoảng 20 giây. Nạn nhân mất kiểm soát tạm thời đối với hệ cơ và ngã vật xuống đất, không thể kháng cự.
Ông Catania kinh ngạc khi thấy lươn điện có cơ chế giống đến như vậy vói thứ vũ khí được tạo ra bởi bàn tay con người.
 |
| Những ảnh từ loạt thí nghiệm của tiến sĩ Kenneth Catania. Ảnh: Kenneth Catania. |
Không con mồi nào có thể chơi trốn tìm với lươn điện
Ông cũng ấn tượng với cách lươn điện “cảm nhận” con mồi.
Từ thập niên 1970, giới khoa học đã phát hiện ra rằng lươn điện, khi thăm dò những khu vực đáy sông thiếu ánh sáng, thỉnh thoảng phóng hai xung điện liên tiếp, trong vòng dưới 1/100 giây - gọi là xung điện kép. Nhưng họ không hiểu tại sao.
Khi tiến sĩ Catania tiến hành thí nghiệm, một số con lươn cũng phóng ra xung điện kép. Khi ông đặt vách ngăn con lươn với con mồi (nhưng không ngăn xung điện), con lươn vẫn phóng ra xung điện kép, và sau đó cố hết sức để phá vỡ vách ngăn.
“Rõ ràng nó tạo ra xung điện kép và biết có gì đó sau vách ngăn”, ông nói với New York Times.
Ông phát hiện ra rằng xung điện kép tác động vào cơ, khiến con mồi giẫy lên. Khi con mồi giẫy một cái, sẽ tạo sóng mà lươn điện có thể cảm nhận được bằng những chiếc lông nhạy cảm nằm trên da.
 |
| Khi thăm dò những khu vực đáy sông thiếu ánh sáng, lươn điện thỉnh thoảng phóng xung điện kép, một cách để phát hiện con mồi. Ảnh: Smithsonian. |
Theo giải thích của ông, con mồi khi ẩn nấp để tránh lươn thường cố đứng yên nhất có thể. Nếu lươn nghi có cá ở gần, nó sẽ phóng xung điện kép, buộc con cá phải giẫy và bị lộ chỗ nấp.
Nếu con cá cố trốn thoát, lươn điện sẽ ra đòn quyết định, làm cá cứng đơ, biến nó thành bữa tối ngon lành.
Những chiến thuật gần như “điều khiển từ xa” này khiến tiến sĩ Catania vô cùng hứng thú. “Đây là cái đẹp trong trẻo nhất, khi một loài vật tiến hóa đến mức gần như có năng lực siêu nhiên”, ông nói.
“Thử tưởng tượng nếu không phát hiện ra cá điện, và tôi nói một loài vậy làm được điều này, chắc bạn sẽ bảo tôi bị điên”.
 |
| Một khu trưng bày các loài cá ở Nhật Bản từng thắp sáng cây thông Giáng sinh bằng cách nối với một bể chứa lươn điện. Ảnh: Khu cá cảnh Enoshima/Facebook. |
|
|
