RỒNG KOMODO, CÚ LẬT KÈO NGOẠN MỤC VỀ ĐỘC HỌC

Bài và Ảnh tổng hợp: Phùng Mỹ Trung

Thế giới của các loài động vật bò sát luôn là những bí ẩn mà con người khám phá muôn đời không hết. Loài rùa biển là động vật có xương sống có tuổi thọ trung bình cao nhất thế giới, loài rắn không chỉ mù màu mà chúng rất cần phải đi bắn laze để chống cận lòi. Loài nhông có thể đổi màu nhờ vào các sắc tố Iridophore mỗi khi gặp một nàng nhông xinh đẹp hay một thằng nhông đáng ghét đang ve vãn người mình thương và loài Rồng komodo Varanus komodoensis không chỉ trinh sản mà còn có độc tố. Có một lý do hết sức đơn giản, bò sát không cho phép con người hiểu được ngôn ngữ của chúng. Bởi mỗi loài khác nhau có tần số và bước sóng khác nhau và nếu như con người có khả năng hiểu được ngôn ngữ của muôn loài, thì các nhà nghiên cứu sinh vật học chẳng cần phải nhọc công học hành và tìm hiểu.
Không cần giao phối, nhưng con Cái vẫn đẻ và chỉ nở ra con non Đực.
Một trong những phát hiện thú vị nhất về sinh sản ở loài Rồng komodo Varanus komodoensis, được ghi nhận nổi tiếng qua các trường hợp tại vườn thú Chester và London Zoo (Anh) năm 2006. Sau nhiều năm nuôi nhốt một cá thể cái Rồng komodo (để nghiên cứu và phục vụ nhu cầu cho người dân tìm hiểu về loài bò sát khổng lồ nhất thế giới) không chồng mà chửa. Nhưng việc không chồng mà chửa chưa thể drama bằng toàn bộ số trứng sinh ra của nàng ấy hạ sinh đã nở ra toàn con Đực mà không có bất cứ con Cái nào.
Vì sao chỉ sinh ra con đực ? (cơ chế xác định giới tính ZW).
Để đi tìm lời giải đáp này các nhà nghiên cứu bò sát bắt đầu đau đầu, nhức óc. Khác với con người (hệ XY, con đực là dị giao tử XY), Rồng komodo và hầu hết loài bò sát có vảy khác dùng hệ ZW:
Hệ XY (người) = Giới đực = XY (dị giao tử). Giới cái = XX (đồng giao tử).
Hệ ZW (rồng komodo) = Giới đực = ZZ (đồng giao tử). Giới cái = ZW (dị giao tử).
Ở Rồng komodo, con cái mới là giới mang 2 nhiễm sắc thể giới tính khác nhau (Z và W), còn con đực mang 2 nhiễm sắc thể giống nhau (Z và Z).
Cơ chế trinh sản dẫn đến chỉ có con đực
Rồng komodo trinh sản theo cơ chế automixis (cụ thể là dạng “terminal fusion” – trứng kết hợp với thể cực để phục hồi bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội):
Trứng của con cái mang bộ đơn bội, có thể chứa Z hoặc W. Trứng tự nhân đôi/kết hợp với thể cực mang cùng loại nhiễm sắc thể để tạo hợp tử lưỡng bội
Kết quả chỉ có 2 khả năng: Một là rứng của bà mẹ Rồng komodo mang Z + thể cực mang Z → hợp tử ZZ → phát triển thành con đực, sống được bình thường. Hai là của bà mẹ Rồng komodo mang W + thể cực mang W → hợp tử WW → không có khả năng sống (nonviable) – vì thiếu nhiễm sắc thể Z, gen thiết yếu trên đó. Do đó, 100% con non sống sót từ trinh sản ở Rồng komodo đều là con đực (ZZ).
Ý nghĩa sinh học thú vị
Phát hiện trên đã tạo ra một khả năng đáng kinh ngạc trong tự nhiên. Một con cái Rồng komodo bị dạt vào một hòn đảo cô lập (không có đực) vẫn có thể:
Trinh sản để đẻ ra con đực. Sau đó giao phối hữu tính với chính con đực đó (cận huyết) để khôi phục sinh sản hữu tính bình thường cho các thế hệ sau (khác xa cách thức sinh sản ở loài Nhông cát ngô văn trí Leiolepis ngovantrii, một loài mới tìm thấy ở Khu bảo tồn thiên nhiên Bình Châu – Phước Bửu) cũng trinh sản cùng giống khác. Đây được xem là một chiến lược “tự thuộc địa hóa” (self-colonization) cực kỳ hiếm gặp và giúp cho mẹ Rồng komodo có thể thiết lập quần thể mới trên đảo hoang dù ban đầu chỉ có một cá thể cái duy nhất trôi dạt tới, dù đi kèm rủi ro suy giảm đa dạng di truyền do cận huyết.
Câu hỏi được đặt ra là tại sao Rồng komodo lại không để nhiệt độ môi trường quyết định giới tính như hầu hết các loài bò sát như rùa biển hoặc cá sấu hay rắn và thằn lằn … Xét về mặt tiến hóa thì Rồng komodo chỉ đáng tuổi con cháu cách xa 170 triệu năm tiến hóa và bạn hãy đọc lại phần trên.

Rồng komodo Varanus komodoensis – Ảnh: Internet Download

Rồng komodo có nọc độc thật sự, không phải “vi khuẩn gây độc”
Trước đây, ngay cả trong một serial phim nổi tiếng của hang BBC LIFE, khi nói về cú cắn của Rồng komodo dùng “vi khuẩn gây độc” giết chết con mồi. Nhưng các nhà nghiên cứu mới đây đã lật kèo một giả thuyết tồn tại hàng nhiều chục năm. Câu trả lời chính xác là Rồng komodo có tuyến nọc độc thật sự, chứ không phải cơ chế “nhiễm trùng do vi khuẩn” như người ta từng tin.
Giả thuyết cũ (Do miệng bẩn chứa vi khuẩn gây nhiễm trùng – thuyết Auffenberg, thập niên 1970-80). Nhà nghiên cứu Walter Auffenberg cho rằng Rồng komodo giữ thịt thối mắc kẹt giữa răng, tạo môi trường cho vi khuẩn độc phát triển trong nước bọt, khiến con mồi bị nhiễm trùng huyết (sepsis) rồi chết dần sau khi bị cắn.
Phát hiện mới (Fry và cộng sự, công bố trên PNAS). Rồng komodo giết con mồi bằng sự kết hợp giữa răng sắc và một vết cắn có nọc độc, các nhà khoa học đã xác nhận lần đầu tiên. Bằng kỹ thuật cộng hưởng từ (MRI) độ phân giải cao, các nhà nghiên cứu đã phát hiện Rồng komodo có nọc độc ngăn cản máu đông lại quanh vết thương của con mồi, thay vì giết bằng cách nhiễm vi khuẩn độc. Vết cắn của nó làm suy yếu và bất động con mồi, sau đó nọc độc được tiêm vào từ các tuyến đặc biệt trong miệng, ngăn máu đông và gây tụt huyết áp. Khi bị cắn, áp lực từ hàm ép các tuyến này, đẩy nọc độc vào vết thương cuủa con mồi. Độc tố của Rồng komodo được tự tổng hợp trong cơ thể – cụ thể là từ một hệ thống tuyến nọc dưới hàm (mandibular venom gland) nằm ở hàm dưới,
Cơ chế tấn công có phần khác biệt so với rắn
Khác với rắn (tiêm nọc trực tiếp qua một cú cắn mạnh), Rồng komodo dùng động tác cắn-và-kéo đặc trưng để “rỉ” độc tố vào vết thương trong một đợt tấn công dữ dội kéo dài. Đây không phải “độc chiêu duy nhất” như rắn hổ mang, mà là một kho vũ khí kết hợp giữa vết cắn gây tổn thương nặng + nọc độc.
Vậy còn “vi khuẩn trong nước bọt“ thì sao ?
Đây là phần thú vị, vì thực tế miệng Rồng komodo hoàn toàn không chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh khác thường như lời đồn. Miệng chúng chúng khá sạch sẽ, thơm tho dù ăn bẩn và chúng biết tự làm sạch miệng kỹ sau khi ăn.
Tại sao Rồng komodo không tự đầu độc chính mình khi cắn nhau ?
Rồng komodo sở hữu kháng thể và các yếu tố trong huyết tương giúp trung hòa chính nọc độc của chúng, đồng thời máu chứa các peptide kháng khuẩn. Một họ peptide cathelicidin từng được phát hiện có hoạt tính mạnh chống lại cả vi khuẩn kháng đa thuốc như MRSA. Đây cũng là hướng nghiên cứu y sinh tiềm năng đang được khai thác hiện nay.
Liên hệ tiến hóa
Phát hiện này còn dẫn đến một giả thuyết lớn hơn là tổ tiên chung của họ Kỳ đà Varanidae (bao gồm Rồng komodo) và Rắn có thể đã có nọc độc từ rất sớm trong lịch sử tiến hóa. Nghĩa là khả năng sinh nọc độc ở một số loài thuộc bộ Có vảy Squamata có nguồn gốc cổ xưa hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây, chứ không phải tiến hóa độc lập nhiều lần ở từng nhóm riêng biệt. Tuy nhiên, vẫn có một số sắc thái:
Nhóm Fry vẫn cho rằng vi khuẩn có thể góp phần giết những con mồi lớn nhất, nhưng không theo cách Auffenberg đề xuất. Với con mồi tự nhiên cỡ trung bình như hươu, lợn rừng, chúng chết nhanh chủ yếu do mất máu, còn nọc độc chỉ hỗ trợ thêm.
Một mô hình khác (“passive acquisition”) cho rằng vi khuẩn gây nhiễm trùng huyết được Rồng komodo hấp thụ thụ động từ con mồi và môi trường xung quanh, chứ không đóng vai trò chủ động trong việc săn mồi. Phát hiện này phù hợp với quan sát rằng Rồng komodo nuôi nhốt (và con non mới sinh) không có loại vi khuẩn gây nhiễm trùng huyết này.

Tài liệu tham khảo:
1. Fry et al. (2009) – A central role for venom in predation by Varanus komodoensis (Komodo Dragon) and the extinct giant Varanus (Megalania) priscus. PNAS, 106(22), 8969-8974. DOI: 10.1073/pnas.0810883106. Bài báo mang tính bước ngoặt, dùng MRI và phân tích protein chứng minh sự tồn tại của tuyến nọc dưới hàm, bác bỏ giả thuyết “vi khuẩn miệng bẩn” của Auffenberg.
2. Goldstein et al. (2013) – Anaerobic and aerobic bacteriology of the saliva and gingiva of Komodo dragons. Journal of Zoo and Wildlife Medicine, 44(2), 262-266. Khảo sát vi sinh xác nhận vi khuẩn trong khoang miệng rồng Komodo không độc hại bất thường hơn các loài ăn thịt khác, củng cố việc bác bỏ giả thuyết cũ.
3. Fry et al. (2010) – The toxicogenomic multiverse: convergent recruitment of proteins into animal venoms. Annual Review of Genomics and Human Genetics, 10, 483-511. Đặt phát hiện về Komodo trong bối cảnh tiến hóa nọc độc rộng hơn ở Toxicofera (rắn, kỳ đà, helodermatidae).
4. Watts, Buley, Sanderson, Boardman, Ciofi & Gibson (2006) – Parthenogenesis in Komodo dragons. Nature, 444(7122), 1021-1022. DOI: 10.1038/4441021a. Bài báo đầu tiên xác nhận bằng phân tích di truyền (vân tay ADN) hiện tượng sinh sản đơn tính (parthenogenesis) ở hai cá thể cái bị cách ly hoàn toàn với con đực, tại Chester Zoo và London Zoo.