Sinh vật đơn bào di chuyển về phía môi trường có oxy như thế nào?

Các nhà nghiên cứu đã mô tả cách thức loài choanaflagellates - loài có quan hệ gần gũi nhất với động vật - hình thành các cụm nhỏ có khả năng cảm nhận được lượng lớn nồng độ oxy trong nước. Ngoài ra, nghiên cứu cũng cung cấp những minh chứng cho thấy cách những sinh vật này phát triển thành sinh vật đa bào.

Mặc dù tổ tiên của động vật đơn bào đã tuyệt chủng, các choanoflagellate tiến hóa từ một tổ tiên chung và vẫn duy trì là loài đơn bào kể từ thời kỳ Cambri - khoảng 500 triệu năm trước, chúng được tìm thấy sinh sống chủ yếu ở trong lòng đại dương và hồ nước ở khắp nơi trên Trái đất. Một số loài choanoflagellate hình thành những vùng bơi nhỏ và những vùng này được cho là giống hệ các sinh vật đa bào ban đầu mà sau này tiến hóa thành động vật. Nồng độ oxy trên hành tinh bắt đầu tăng trong thời kỳ tiền Cambri và có tác động lớn đến sự xuất hiện của những dạng sống đa bào.

Nhóm nghiên cứu đã quan sát các đàn choanoflagellate bơi trong điều kiện được kiểm soát và với nồng độ oxy trong nước được thay đổi theo thời gian. Họ phát hiện ra chúng có xu hướng di chuyển dựa trên thang đo logarit của nồng độ oxy, tương tự như cách con người cảm nhận âm thanh và ánh sáng. Điều này làm tăng khả năng cảm nhận của loài choanoflagellates trong môi trường oxy thấp - môi trường quyết định đến sự sinh tồn trong quá trình sống của động vật thủy sinh.

GS. Raymond E. Goldstein, Khoa Toán Ứng dụng và Vật lý lý thuyết, thành viên nhóm nghiên cứu cho biết: "Nghiên cứu của chúng tôi cung cấp bằng chứng đầu tiên về khả năng cảm nhận và di chuyển theo hướng về phía môi trường có nhiều oxy của loài choanoflagellate. Do choanoflagellate được biết đến là loài có quan hệ gần gũi nhất với động vật nên phát hiện mới góp phần làm sáng tỏ về những thuộc tính của tổ tiên chung cuối cùng của hai nhóm này, và đặc biệt là nghiên cứu cho thấy phản ứng của loài với sự thay đổi nồng độ oxy trong nước vào thời kỳ tiền Cambri. Và có lẽ quan trọng hơn cả là nghiên cứu đã đặt ra những câu hỏi thú vị về cách thức cảm nhận và phản ứng với môi trường của các loài động vật đa bào đơn giản bị khuyết hệ thần kinh trung ương”.

Các sinh vật thường tìm cách di chuyển đến những môi trường sống thuận lợi bằng cách sử dụng nhiều cách khác nhau. Các loài vi khuẩn có xu hướng di chuyển về phía thực phẩm hay tảo có khả năng chuyển hướng và di chuyển trực tiếp về phía có ánh sáng. Trong khi đó, choanaflagellates cần có oxy, và không một ai dám chắc việc chúng có di chuyển thành công đến môi trường có oxy hay không? Tuy nhiên, nghiên cứu đã cho thấy các sinh vật đơn bào và bầy đàn của chúng chắc chắn có khả năng phát hiện ra môi trường có oxy.

Trong khi trên thực tế, các loài vật cần sự phối hợp rất lớn giữa các tế bào trong quá trình di chuyển, thì ở đây, nghiên cứu lại chỉ ra sự không cần thiết của sự phối hợp này đối với các dạng sống đa bào đơn giản. Bên cạnh đó, việc tìm kiếm thức ăn của các loài vi sinh vật cũng trở nên khó khăn hơn do ảnh hưởng của tiếng ồn nhiệt. Do có cấu tạo cơ thể quá nhỏ bé nên các vi sinh vật liên tục phải chống chọi với các dao động trong nước ở những khu vực chúng sinh sống, và vì thế, chúng cần phải tìm kiếm cho mình những cách thức, chiến lược mạnh mẽ để vượt qua thử thách này.

P.K.L-NASATI (Theo Phys)