Giải mã bí ẩn loài động vật vỏ sắt, sống trong ‘địa ngục’ núi lửa nóng nhất thế giới

Loài động vật này phát triển bộ giáp bằng sắt của riêng mình và sống khỏe trong các miệng phun thủy nhiệt nóng như địa ngục ở Ấn Độ Dương.

Lớp vỏ sắt đáng kinh ngạc của ốc núi lửa giúp nó tồn tại trong các miệng phun thủy nhiệt nóng trắng mà nó coi là nhà. Ảnh: Wikimedia commons

Tên khoa học của loài động vật này là Chrysomallon squamiferum, nhưng bạn có thể gọi nó là ốc núi lửa. Đôi khi, nó còn được gọi ốc chân vảy hoặc tê tê biển. Dù tên gọi là gì, thì loài động vật nhỏ bé này có lẽ là loài cứng rắn nhất, nó sống ở những phần sâu nhất của một số miệng núi lửa dưới nước nóng nhất thế giới, nhờ lớp vỏ bằng sắt sunfua (FeS) giúp duy trì sự sống trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt.

Và gần đây, lần đầu tiên trong lịch sử, bộ gien của ốc núi lửa đã được các nhà khoa học giải trình tự – giải quyết những gì từng là một trong những bí ẩn lớn nhất của thế giới khoa học.

Được phát hiện lần đầu tiên vào năm 2001, ốc núi lửa ban đầu được gọi là “gastropod chân vảy” (gastropod là động vật lớp Chân bụng), một cái tên mà hầu hết giới khoa học vẫn gọi nó cho đến ngày nay.

Vào thời điểm phát hiện ban đầu, tạp chí Science cho rằng nó chỉ là một phần của quần xã sinh vật ở Ấn Độ Dương. Tạp chí này cũng tuyên bố rằng chúng tập trung xung quanh cái gọi là “miệng phun thủy nhiệt” của Ấn Độ Dương. “Ngôi nhà” nổi bật đầu tiên của ốc núi lửa được gọi là miệng phun thủy nhiệt Kairei, còn “ngôi nhà” thứ hai được gọi là được gọi là miệng phun Solitaire, cả hai đều nằm dọc theo Mạch Trung Ấn.

Tọa độ của các miệng phun thủy nhiệt Kairei, Solitaire và Longqi nơi ốc núi lửa trú ngụ.

Sau đó, loài ốc sên này cũng được tìm thấy gần các miệng phun thủy nhiệt ở Longqi, thuộc Mạch Tây Nam Ấn Độ. Nhưng bất kể bạn tìm thấy những sinh vật nhỏ bé này ở vùng nào, chúng đều chỉ tập trung ở Ấn Độ Dương, cách mặt nước khoảng 2,5km.

Và đó không phải là tất cả những gì kỳ lạ về loài ốc này. Các miệng phun thủy nhiệt có nhiệt độ lên tới gần 400 độ C, đòi hỏi ốc núi lửa phải có các biện pháp bảo vệ thích hợp. Theo tạp chí Smithsonian, trong quá trình tiến hóa, chúng đã phát triển các biện pháp bảo vệ cần thiết cho bản thân. Ốc núi lửa hút sắt sunfua từ môi trường để phát triển một “bộ áo giáp” bảo vệ phần mềm bên trong của nó.

Smithsonian cũng lưu ý rằng sinh vật này lấy thức ăn từ vi khuẩn, xử lý trong một tuyến lớn, thay vì “ăn” theo nghĩa truyền thống.

Loài ốc núi lửa thường được tìm thấy trong các miệng phun thủy nhiệt dưới lòng Ấn Độ Dương.

Tuy nhiên, gần đây, các nhà khoa học đã cố gắng tìm hiểu sâu hơn điều gì khiến sinh vật quý hiếm này trở nên nổi tiếng. Và vào tháng 4/2020, họ đã có câu trả lời.

Giải mã DNA của ốc núi lửa

Vào đỉnh điểm của đại dịch COVID-19, các nhà nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ Hong Kong (HKUST) đã giải mã bộ gien của ốc sên núi lửa lần đầu tiên trong lịch sử.

Các nhà khoa học phát hiện ra rằng có 25 yếu tố sao chép mã di truyền đã giúp loài ốc núi lửa tạo ra lớp vỏ đặc biệt của nó từ sắt.

Tiến sĩ Sun Jin, một trong những nhà nghiên cứu, cho biết: “Chúng tôi phát hiện ra rằng một gien, được đặt tên là MTP 9 – protein dung nạp kim loại – đã cho thấy sự gia tăng gấp 27 lần các cá thể có khoáng chất sắt sunfua so với gien không có.

Khi các ion sắt trong môi trường của ốc núi lửa phản ứng với lưu huỳnh trong vảy của chúng, sắt sunfua được tạo ra và tạo nên màu đặc biệt cho loài vật này.

Cuối cùng, trình tự bộ gien của ốc núi lửa đã cung cấp cho các nhà khoa học những hiểu biết độc đáo về cách vật liệu vỏ sắt của chúng có thể được con người ứng dụng trong tương lai, chẳng hạn như ý tưởng về chế tạo áo giáp bảo vệ tốt hơn cho binh sĩ ngoài chiến trường.

Tranh vẽ hai con ốc núi lửa óc màu khác nhau. Ảnh: Wikimedia commons

Nguy cơ tuyệt chủng

Tuy nhiên, những sinh vật có sức sống tuyệt vời này đang phải đối mặt với nguy cơ tuyệt chủng do tình trạng khai thác khoáng sản dưới đáy biển sâu có khả năng ảnh hưởng đến sự thay đổi nhiệt độ của Trái đất.

Năm 2019, Liên minh Bảo tồn Thiên nhiên Quốc tế (IUCN) đã xếp loài ốc núi lửa vào danh sách các loài có nguy cơ tuyệt chủng. Số lượng cá thể của loài này đã giảm đáng kể trong những năm gần đây. Mặc dù ốc núi lửa vẫn rất sung mãn ở miệng phun thủy nhiệt Longqi, số lượng của chúng lại đang giảm mạnh ở những nơi khác.

Mối đe dọa lớn nhất đối với sự tồn tại của ốc núi lửa là nạn khai thác quá mức ở biển sâu. Tài nguyên khoáng sản sunfua đa kim – hình thành rất nhiều gần nơi cư trú của ốc núi lửa – được đánh giá cao vì có nồng độ lớn các kim loại quý, bao gồm đồng, bạc và vàng. Và do đó, sự tồn tại của những loài động vật kỳ lạ này liên tục bị đe dọa do việc khai thác sunfua đa kim làm ảnh hưởng đến môi trường sống của chúng.

Cho đến nay, ốc núi lửa là sinh vật sống duy nhất được biết đến có chứa sắt trong lớp giáp ngoài, khiến nó trở thành một loài động vật lớp Chân bụng (Gastropod) đặc biệt.