Bí ẩn về loài kỳ nhông có thể dùng năng lượng Mặt Trời để làm thức ăn

Kỳ nhông đốm vàng thực ra trông không khác so với những loài kỳ nhông khác, vẻ ngoài của chúng không có gì đặc biệt. Đúng như tên gọi, da của chúng có màu đen với những đốm vàng. Chúng rất phổ biến ở Bắc Mỹ.

Tuy nhiên, trong khi phôi của loài này đang phát triển, nó sẽ trải qua quá trình quang hợp giống như thực vật để tạo ra dưỡng chất. Và điều này có liên quan đến tập tính của loài lưỡng cư đặc biệt này.

Những con trưởng thành thường đến các vũng nước để giao phối và sinh sản. Kỳ nhông đốm vàng chỉ sinh sản trong ao không có cá, nếu không ấu trùng của chúng sẽ bị nuốt chửng.

Nhưng ao không có cá thường không chứa nhiều oxy, nên trứng của chúng sẽ nhanh chóng bị hỏng. Tuy nhiên vấn đề này được giải quyết bằng cách thêm tảo vào hỗn hợp phôi khi sinh sản.

Từ lâu, người ta đã biết trứng kỳ nhông đốm vàng có mối quan hệ cộng sinh với tảo. Những quả trứng này có màu xanh sáng. Tuy nhiên chỉ gần đây, một nhà nghiên cứu từ Đại học Dalhousie ở Nova Scotia mới phát hiện ra rằng ở một giai đoạn phát triển nhất định, phôi có chứa tảo trong tế bào của chúng. Một phần màu xanh của trứng đến từ chính phôi.

Sên biển, rệp và ong bắp cày phương đông là một trong số ít những sinh vật có chung khả năng này. Tuy nhiên, kỳ giông đốm vàng (Ambystoma maculatum) là loài động vật có xương sống quang hợp duy nhất được biết đến!

Trên thực tế, trước khi các nhà khoa học nhận ra kỳ giông đốm vàng có khả năng quang hợp, người ta cho rằng điều đó là không thể.

Kỳ nhông đốm vàng và tảo quang hợp: mối quan hệ hai chiều

Tảo chỉ di chuyển vào phôi sau khi các bộ phận của hệ thống thần kinh của kỳ nhông đã phát triển. Khi xem các video tua nhanh thời gian, bạn có thể thấy một tia sáng xanh lục vào lúc này, đó là một loài tảo nhỏ đang nở hoa.

Phôi đang phát triển giải phóng chất thải giàu nitơ vào khoảng thời gian này, cung cấp thức ăn cho tảo. Một số loài tảo có thể biến nó thành phôi vào thời điểm này.

Khi đã ở trong cơ thể kỳ nhông, tảo bám gần ty thể của nó. Ty thể tạo ra năng lượng cho tế bào động vật từ oxy và dạng chuyển hóa của glucose.

Tảo dường như cung cấp oxy và carbohydrate (sản phẩm của quá trình quang hợp) trực tiếp cho các tế bào kỳ nhông chứa chúng.

Kỳ nhông có thể đang sử dụng những sản phẩm phụ này để giúp sản xuất năng lượng của chính nó. Đổi lại, phôi cung cấp cho tảo chất thải giàu nitơ và CO₂.

Loại tảo này cũng đã được tìm thấy trong ống dẫn trứng của kỳ giông đốm cái. Con mẹ có thể đã có tảo và truyền nó cho con của mình bằng cách đặt nó vào túi trứng.

"Khoa học cho chúng ta thấy nhiều cách mà sự sống được kết nối với nhau, đặc biệt là ở cấp độ vi mô, nơi chúng ta thấy có rất nhiều sinh vật phụ thuộc vào sự tiếp xúc gần gũi hoặc nội hóa của các loài khác để kiếm thức ăn, phòng vệ hoặc sinh sản", tác giả chính của nghiên cứu John Burns cho biết. 

"Nhưng mối quan hệ giữa loài tảo đặc biệt này và kỳ nhông là rất bất thường".

Một khả năng độc đáo

Kỳ nhông đốm vàng là động vật có xương sống đầu tiên có khả năng cộng sinh quang hợp. Trước đây, người ta cho rằng điều đó là không thể vì động vật có xương sống có hệ thống miễn dịch thích ứng có thể tiêu diệt bất kỳ vật chất sinh học lạ nào.

Do đó, người ta tin rằng động vật có xương sống không thể có sinh vật cộng sinh sống trong chúng. Kỳ nhông đốm vàng có thể đã vượt qua trở ngại này bằng cách tắt hệ thống miễn dịch của chúng hoặc do tảo không được công nhận là ngoại lai. Tuy nhiên, câu trả lời thực sự vẫn chưa được biết.

Ryan Kerney, trợ lý giáo sư tại Đại học Gettysburg, cho biết : "Đây thực sự là một sự sắp xếp kỳ lạ, kỳ nhông cho phép tảo sống trong vỏ trứng của chúng". 

Mối quan hệ phức tạp giữa kỳ nhông đốm vàng và tảo nói lên rất nhiều điều về tính liên kết của sự sống trên hành tinh của chúng ta. Đó là một ví dụ điển hình về cách các dạng sống có thể tiến hóa cùng nhau, hình thành các liên minh và dựa vào nhau để sinh tồn theo những cách bất ngờ nhất.

Như đã đề cập, động vật quang hợp là cực kỳ hiếm và tất cả các trường hợp khác được biết đến trước đó đều là động vật không xương sống. Trong đó những loài khác nhau sẽ sử dụng các phương pháp hơi khác nhau để khai thác năng lượng Mặt Trời, phổ biến nhất là bằng cách chứa một số dạng vi tảo hoặc vi khuẩn lam bên trong chúng.

Ví dụ, loài sên biển xanh ngọc lục bảo (Elysia chlorotica) thậm chí còn có gen để duy trì lục lạp mà nó chứa. Nó có thể sống tới chín tháng mà không cần ăn gì. Rệp đậu (Acyrthosiphon pisum) có một gen nấm tạo ra carotenoit.

Khác một chút, ong bắp cày phương Đông (Vespa directionalis) dẫn điện từ bộ xương ngoài, tơ và thành lược của chúng. Các dải màu vàng của ong bắp cày chứa xanthopterin hấp thụ ánh sáng và biến nó thành điện năng.

Nhà sinh vật học Roger Hangarter của Đại học Indiana University Bloomington cho biết: "Điều này làm tăng khả năng tồn tại nhiều cộng sinh động vật/tảo mà chúng ta không biết đến".

"Vì các loài kỳ nhông khác và một số loài ếch có hệ cộng sinh tảo/trứng tương tự nhau, nên có thể một số loài trong số đó cũng sẽ có loại nội cộng sinh mà chúng ta đã thấy ở loài kỳ nhông đốm vàng".