Gấu nước (tardigrade) là những con vật tám chân dài thường chỉ khoảng 0,1–1 mm, sống trong rêu, địa y, đất ẩm, nước ngọt và biển khắp Trái Đất. Chúng nổi tiếng vì khi môi trường khô hạn, nhiều loài có thể rút gần hết nước khỏi cơ thể, co lại thành "thùng" (tun) và ngừng gần như mọi hoạt động sống — ở trạng thái đó, chúng chịu được lạnh sâu, chân không và bức xạ cao gấp nhiều lần mức gây chết cho con người. Nhưng chúng không bất tử: khi đang hoạt động, gấu nước khá mong manh.
Con gấu nhỏ xíu trong giọt nước
Năm 1773, mục sư người Đức Johann August Ephraim Goeze mô tả một sinh vật nhỏ bò chậm chạp dưới kính hiển vi và gọi nó là "con gấu nước nhỏ" (kleiner Wasserbär), vì dáng tròn trịa, bước đi lạch bạch như gấu. Năm 1776, nhà tự nhiên học Ý Lazzaro Spallanzani đặt tên "tardigrada", nghĩa là "kẻ bước chậm". Tiếng Việt dùng cả hai cách gọi: gấu nước và tardigrade.
Dưới kính hiển vi, gấu nước có thân tròn chia đốt, bốn đôi chân mập, mỗi chân có móng nhỏ để bám. Miệng có một ống với hai "kim" sắc để chọc vào tế bào thực vật, tảo, hoặc con mồi nhỏ rồi hút dịch bên trong. Chúng không phải côn trùng hay nhện; gấu nước thuộc một ngành động vật riêng, có họ hàng xa với côn trùng và giun tròn. Đến nay giới khoa học đã mô tả hơn một nghìn loài.
Bí quyết "chết tạm thời": trạng thái thùng
Gấu nước không cứng cáp nhờ áo giáp. Bí mật nằm ở khả năng gọi là tiềm sinh (cryptobiosis) — trạng thái sự trao đổi chất chậm tới mức gần như không đo được.
Khi rêu nơi chúng sống khô dần, gấu nước co chân vào, cuộn thân thành một khối tròn như chiếc thùng nhỏ, đồng thời mất phần lớn nước trong cơ thể. Ở trạng thái này, chúng có thể nằm yên nhiều năm. Khi có nước trở lại, chỉ sau vài phút đến vài giờ, chúng duỗi ra và bò đi như chưa có gì xảy ra.
Chuyện gì xảy ra bên trong tế bào
Mất nước thường giết chết tế bào vì protein và màng tế bào bị biến dạng, dính vào nhau. Gấu nước có vài cách chống lại:
- Một số loài tích luỹ đường trehalose, chất giúp bảo vệ màng và protein khi khô.
- Năm 2017, nhóm của Thomas Boothby phát hiện các protein đặc biệt gọi là "protein không trật tự đặc hiệu của tardigrade" (TDP). Khi khô, chúng hoá thành một thể như thuỷ tinh, "đóng băng" các phân tử quan trọng tại chỗ, không cho chúng hư hỏng.
- Năm 2016, một nhóm Nhật Bản giải trình tự gen loài Ramazzottius varieornatus và tìm thấy protein đặt tên Dsup (ức chế tổn thương). Khi đưa Dsup vào tế bào người nuôi cấy, các tế bào chịu tổn thương ADN do tia X ít hơn đáng kể.
Gấu nước chịu được những gì (và không chịu được gì)
| Điều kiện | Kết quả nghiên cứu | Lưu ý |
|---|---|---|
| Lạnh sâu | Ở trạng thái thùng, một số loài sống sót sau khi bị làm lạnh gần độ không tuyệt đối trong phòng thí nghiệm | Thời gian phơi nhiễm ngắn |
| Đông lạnh lâu năm | Mẫu rêu thu ở Nam Cực năm 1983, giữ đông lạnh tới 2014, có gấu nước hồi sinh và sinh sản được (công bố 2016) | Một trong những kỷ lục được ghi nhận chính thức |
| Chân không vũ trụ | Thí nghiệm TARDIS trên vệ tinh FOTON-M3 (2007): gấu nước khô sống sót sau khi phơi ra chân không vũ trụ | Khi phơi thêm toàn bộ tia cực tím Mặt Trời, tỉ lệ sống giảm mạnh |
| Bức xạ ion hoá | Chịu được liều cao gấp hàng trăm lần mức gây chết cho người | Khả năng sinh sản có thể bị ảnh hưởng |
| Áp suất rất cao | Một số thí nghiệm cho thấy sống sót ở áp suất gấp hàng nghìn lần khí quyển | Ở trạng thái thùng |
| Nóng kéo dài khi đang hoạt động | Nghiên cứu năm 2020 với Ramazzottius varieornatus: phơi 24 giờ ở khoảng 37°C, một nửa số con trưởng thành đang hoạt động chết | Đây là điểm yếu thật sự của gấu nước |
Điều quan trọng cần nhớ: những khả năng phi thường gần như chỉ có ở trạng thái thùng, và chỉ ở một số loài. Khi đang bò, ăn, sinh sản, gấu nước dễ chết vì nóng, vì khô quá nhanh, vì bị ăn thịt. Câu "gấu nước không thể bị giết" lan trên mạng là phóng đại. Chúng cũng không sống được "trong không gian" theo nghĩa hoạt động ở đó — chúng chỉ chịu được ở trạng thái ngủ, rồi hồi lại khi về điều kiện bình thường.
Gấu nước trên Mặt Trăng?
Tháng 4/2019, tàu đổ bộ Beresheet của Israel rơi khi hạ cánh xuống Mặt Trăng. Trên tàu có một "thư viện" lưu trữ, trong đó có gấu nước ở trạng thái khô. Câu chuyện "gấu nước đã lên Mặt Trăng" lập tức lan rộng. Năm 2021, một nhóm nghiên cứu ở Anh thử bắn gấu nước khô bằng súng khí vào mục tiêu và thấy chúng chỉ sống sót khi tốc độ va chạm dưới khoảng 900 m/giây; nhóm này cho rằng áp lực trong vụ rơi của Beresheet có lẽ vượt ngưỡng chúng chịu được. Vì vậy khả năng chúng sống sót là thấp; và dù có, Mặt Trăng không có nước lỏng để chúng hồi lại.
Vì sao gấu nước đáng quan tâm với khoa học
- Bảo quản thuốc và vắc-xin: các nhà khoa học thử dùng nguyên lý "hoá thuỷ tinh" của protein gấu nước để giữ thuốc, enzyme hay vắc-xin ổn định mà không cần dây chuyền lạnh.
- Bảo vệ ADN: protein Dsup gợi ý những cách giảm tổn thương do bức xạ, dù còn rất xa mới ứng dụng được cho người.
- Hiểu giới hạn của sự sống: gấu nước giúp trả lời câu hỏi sự sống có thể tồn tại ở đâu, chịu được gì — câu hỏi quan trọng khi tìm sự sống ngoài Trái Đất.
Góc nhìn hôm nay: tự tìm gấu nước
Điều thú vị nhất là gấu nước rất dễ tìm, có khi ngay ở góc tường, mái nhà hay gốc cây trong sân. Cách làm đơn giản với một kính hiển vi soi nổi (20–40 lần) hoặc kính hiển vi thường ở độ phóng đại thấp:
- Lấy một nhúm rêu khô hoặc địa y (lớp xanh xám bám trên vỏ cây, tường).
- Ngâm trong đĩa nhỏ với nước mưa hoặc nước đóng chai từ vài giờ đến một đêm.
- Vắt rêu cho nước nhỏ xuống đĩa petri hoặc nắp lọ trong; để lắng vài phút.
- Soi đáy đĩa, tìm những sinh vật nhỏ màu trắng ngà hoặc nâu nhạt, bò chậm, có chân rõ.
Không phải mẫu rêu nào cũng có, nên thử nhiều chỗ. Đây là một hoạt động cuối tuần tuyệt vời với trẻ em; người lớn lo phần lấy mẫu trên cao, và mọi người rửa tay sau khi làm. Khi xong, trả rêu về chỗ cũ.
Muốn tìm hiểu thêm, trang của Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên London và các bài phổ thông của tạp chí Smithsonian có ảnh hiển vi điện tử rất đẹp của gấu nước.
Câu hỏi thường gặp
Gấu nước là con gì?
Gấu nước, hay tardigrade, là động vật nhỏ tám chân, dài thường khoảng 0,1–1 mm, thuộc một ngành động vật riêng. Chúng sống trong rêu, địa y, đất ẩm và nước ở khắp nơi trên Trái Đất. Tên "gấu nước" do Goeze đặt năm 1773 vì dáng đi lạch bạch như gấu.
Gấu nước có bất tử không?
Không. Gấu nước chỉ chịu được điều kiện khắc nghiệt khi ở trạng thái khô, gọi là trạng thái thùng, và chỉ ở một số loài. Khi đang hoạt động, chúng khá mong manh; một nghiên cứu năm 2020 cho thấy phơi 24 giờ ở khoảng 37°C đã giết một nửa số con trưởng thành.
Gấu nước có sống được ngoài vũ trụ không?
Trong thí nghiệm năm 2007 trên vệ tinh FOTON-M3, gấu nước khô sống sót sau khi phơi ra chân không vũ trụ, nhưng tỉ lệ sống giảm mạnh khi phơi thêm tia cực tím Mặt Trời. Chúng chỉ chịu được ở trạng thái ngủ, không hoạt động hay sinh sản được trong không gian.
Tìm gấu nước ở đâu?
Gấu nước thường có trong rêu, địa y trên tường, mái nhà, vỏ cây, và trong đất ẩm, ao hồ. Ngâm một nhúm rêu khô vào nước vài giờ rồi soi nước lắng dưới kính hiển vi soi nổi là cách tìm phổ biến. Không phải mẫu nào cũng có, nên thử ở nhiều chỗ.
Gấu nước có hại cho người không?
Không. Gấu nước không ký sinh, không cắn người và không truyền bệnh. Chúng ăn tảo, tế bào thực vật hoặc sinh vật rất nhỏ khác. Chúng là một phần vô hại của hệ sinh thái tí hon trong rêu và đất.
