Ếch thuỷ tinh là nhóm ếch nhỏ ở Trung và Nam Mỹ có da bụng trong suốt, nhìn được cả tim, ruột, trứng bên trong. Năm 2022, một nghiên cứu trên tạp chí Science phát hiện khi ngủ ban ngày, loài Hyalinobatrachium fleischmanni dồn khoảng 89% hồng cầu khỏi dòng máu vào gan, nhờ đó cơ thể trong suốt hơn gấp hai đến ba lần. Khi thức dậy, hồng cầu lại được trả về mạch máu, và máu dồn đặc như vậy mà không đông.
Ếch thuỷ tinh là ếch gì
Ếch thuỷ tinh là tên chung cho họ Centrolenidae, khoảng 150 loài, sống ở rừng ẩm nhiệt đới từ Nam Mexico qua Trung Mỹ tới vùng Andes và lưu vực Amazon. Phần lớn chỉ dài 2–3 cm, nhỏ hơn đốt ngón tay. Chúng sống trên cây, thường ở lá cây mọc rủ trên suối.
Lưng ếch thuỷ tinh thường có màu xanh lá nhạt, hơi mờ, có loài điểm đốm vàng hoặc đen nhỏ. Bụng là phần đặc biệt: da và cơ ở đó gần như không có sắc tố, nên khi lật ngửa hay nhìn từ dưới lá lên, ta thấy trái tim đỏ đập, ruột cuộn, gan, và ở con cái là những quả trứng xanh nhạt. Mức trong suốt khác nhau giữa các loài: có loài thấy rõ cả tim, có loài tim bị một lớp màng trắng che.
Châu Á, kể cả Việt Nam, không có ếch thuỷ tinh hoang dã. Các loài ếch cây xanh ở rừng Việt Nam trông có thể giống, nhưng bụng không trong suốt.
Bài toán của máu đỏ
Muốn trong suốt, mọi mô trong cơ thể phải cho ánh sáng đi qua mà không hấp thụ hay tán xạ nhiều. Ở động vật có xương sống, kẻ phá đám lớn nhất là máu. Hồng cầu chứa hemoglobin, chất hấp thụ mạnh ánh sáng xanh lam và xanh lục, nên máu có màu đỏ. Một con ếch trong suốt mà mạch máu đầy hồng cầu thì vẫn lộ ra một mạng lưới đỏ và một trái tim đỏ thẫm.
Từ lâu các nhà sinh học đã biết ếch thuỷ tinh khi ngủ trông trong hơn khi thức, nhưng không ai biết máu đi đâu. Đo máu ở một sinh vật nhỏ như vậy mà không làm nó tỉnh, không gây mê, là việc rất khó.
Thí nghiệm năm 2022: tìm máu đã biến đi đâu
Nhóm nghiên cứu do Carlos Taboada và Jesse Delia dẫn dắt (làm việc tại Đại học Duke và Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Hoa Kỳ), phối hợp với nhóm kỹ thuật hình ảnh của Junjie Yao và nhà sinh học Sönke Johnsen, đã dùng kỹ thuật chụp quang âm (photoacoustic imaging). Kỹ thuật này chiếu tia laser vào mô; hồng cầu hấp thụ ánh sáng, nóng lên một chút và phát ra sóng siêu âm rất nhỏ. Thu sóng âm đó lại, máy dựng được bản đồ hồng cầu trong cơ thể mà không cần chạm vào con vật.
Kết quả công bố trên Science tháng 12 năm 2022:
- Khi ếch ngủ, khoảng 89% hồng cầu rời khỏi dòng máu lưu thông và dồn vào gan.
- Gan được bọc trong một lớp màng phản quang như gương, nên khối hồng cầu bên trong bị giấu đi.
- Nhờ vậy, mô của ếch trở nên trong suốt hơn gấp hai đến ba lần so với lúc thức.
- Khi ếch tỉnh dậy, vận động hoặc bị gây mê, hồng cầu lại tràn ra mạch máu và con ếch "đục" trở lại.
Máu dồn đặc mà không đông
Điều khiến giới y học chú ý là: ở người và hầu hết động vật, khi hồng cầu dồn ứ đặc trong một chỗ, nguy cơ cục máu đông rất cao. Ếch thuỷ tinh làm điều đó mỗi ngày mà không bị huyết khối. Nếu hiểu được cơ chế, các nhà nghiên cứu hy vọng có thêm hướng tìm hiểu về thuốc chống đông. Đây mới là hướng nghiên cứu, chưa có ứng dụng điều trị nào.
Trong suốt chưa phải là vô hình: hiệu ứng "nhoè viền"
Dù trong suốt, ếch thuỷ tinh không hề biến mất. Nhìn kỹ, lưng của nó vẫn xanh nhạt và có thể thấy hình con ếch trên lá. Vậy lợi ích của trong suốt là gì?
Năm 2020, James Barnett cùng các cộng sự ở Đại học Bristol công bố trên PNAS một nghiên cứu về chính câu hỏi này. Họ phát hiện:
- Độ sáng của ếch thay đổi theo nền: đặt trên lá sẫm thì ếch sẫm theo, trên lá sáng thì ếch sáng theo.
- Chân ếch trong hơn thân. Vì chân nằm ở rìa, đường viền con ếch bị "nhoè" vào lá, mắt kẻ săn mồi khó nhận ra hình dáng ếch.
- Trong thí nghiệm với ếch giả trên màn hình và ngoài thực địa, mục tiêu có chân trong mờ khó bị phát hiện hơn.
Các tác giả gọi đây là hiệu ứng nhoè viền (edge diffusion). Ếch thuỷ tinh không vô hình hoàn toàn, nhưng nhờ trong mờ và viền nhoè, nó khó bị nhận ra là một con ếch.
Những ông bố giữ trứng
Ếch thuỷ tinh đẻ trứng thành ổ trên mặt lá treo trên suối. Ở nhiều loài, con đực ở lại canh trứng nhiều ngày đến nhiều tuần, có khi ôm sát ổ trứng để giữ ẩm và đuổi côn trùng ký sinh. Jesse Delia, một trong các tác giả nghiên cứu năm 2022, có nhiều năm nghiên cứu chính tập tính chăm trứng này. Khi trứng nở, nòng nọc rơi xuống suối bên dưới và sống ở đó tới khi biến thái.
Một số loài ếch thuỷ tinh nổi tiếng
| Loài | Phân bố | Điểm đáng nói |
|---|---|---|
| Hyalinobatrachium fleischmanni | Mexico tới Bắc Nam Mỹ | Loài trong nghiên cứu năm 2022 về hồng cầu dồn vào gan |
| Hyalinobatrachium valerioi | Trung Mỹ, Tây Bắc Nam Mỹ | Lưng điểm đốm vàng; con đực canh trứng nhiều tuần |
| Hyalinobatrachium dianae | Costa Rica | Mô tả năm 2015, được báo chí so với ếch Kermit |
| Các loài Centrolene vùng Andes | Colombia, Ecuador, Peru | Nhiều loài sống ở độ cao lớn, rừng mây |
Góc nhìn hôm nay
Như nhiều loài lưỡng cư khác, ếch thuỷ tinh đang chịu áp lực lớn: rừng bị chặt, suối ô nhiễm, và đặc biệt là nấm chytrid (Batrachochytrium dendrobatidis), loại nấm đã gây suy giảm hàng trăm loài lưỡng cư trên thế giới. Nhiều loài ếch thuỷ tinh được Liên minh Bảo tồn Thiên nhiên Quốc tế (IUCN) xếp vào nhóm bị đe doạ.
- Đọc thêm: bài gốc "Glassfrogs conceal blood in their liver to maintain transparency" trên Science (2022) và nhiều bài tường thuật dễ hiểu của Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Hoa Kỳ, Đại học Duke.
- Xem video: các bảo tàng và trường đại học trên đã công bố đoạn phim ếch thuỷ tinh đang ngủ và thức, so sánh rất rõ.
- Ở Việt Nam: tuy không có ếch thuỷ tinh, rừng Việt Nam có rất nhiều loài ếch cây, ếch rêu với nguỵ trang tuyệt vời. Đi rừng đêm có hướng dẫn viên ở các vườn quốc gia là cách tốt để thấy chúng.
Câu hỏi thường gặp
Ếch thuỷ tinh sống ở đâu?
Ếch thuỷ tinh sống ở rừng ẩm nhiệt đới Trung và Nam Mỹ, từ Nam Mexico tới vùng Andes và Amazon. Chúng thường ở trên lá cây rủ trên suối. Châu Á, kể cả Việt Nam, không có ếch thuỷ tinh hoang dã.
Vì sao ếch thuỷ tinh trong suốt?
Da và cơ ở bụng ếch thuỷ tinh gần như không có sắc tố nên ánh sáng đi qua được. Khi ngủ, chúng còn dồn khoảng 89% hồng cầu vào gan có màng phản quang, giúp cơ thể trong hơn gấp hai đến ba lần.
Ếch thuỷ tinh giấu máu bằng cách nào?
Theo nghiên cứu năm 2022 trên Science, khi ếch ngủ, phần lớn hồng cầu rời dòng máu và được dồn vào gan. Gan được bọc màng phản quang nên che khối hồng cầu. Khi ếch thức dậy, hồng cầu trở lại mạch máu.
Có nhìn thấy tim ếch thuỷ tinh không?
Ở nhiều loài, nhìn từ bụng lên có thể thấy tim đập, ruột và trứng. Một số loài có màng trắng che tim và các cơ quan nên không thấy rõ.
Ếch thuỷ tinh có độc không?
Ếch thuỷ tinh không được biết là có độc như ếch phi tiêu. Chúng nhỏ, nhút nhát và dựa vào nguỵ trang để tránh kẻ thù. Dù vậy, không nên cầm nắm ếch hoang dã vì da chúng rất nhạy cảm.
