Tại sao động vật có độc không chết vì độc tố của chính chúng?

Ếch phi tiêu độc thuộc họ ếch Dendrobatidae, là một trong những loài độc nhất thế giới. Chúng sống trong các khu rừng nhiệt đới ở Trung và Nam Mỹ. Một con ếch phi tiêu mang đủ chất độc để giết chết 10 người trưởng thành. Tuy nhiên, điều thú vị là những con ếch này không phải sinh ra đã có độc, chúng hấp thụ và tạo ra chất độc bằng cách ăn côn trùng và động vật chân đốt khác.

Nhưng nếu chất độc này gây chết người như vậy, tại sao bản thân những con ếch lại không chết khi chúng ăn phải?

Trong một báo cáo mới, các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu những con ếch độc thuộc chi Phyllobates sử dụng một loại độc tố gọi là batrachotoxin, hoạt động bằng cách phá vỡ sự vận chuyển của các ion natri vào và ra khỏi tế bào, một trong những chức năng sinh lý quan trọng nhất trong cơ thể.

Khi bộ não gửi tín hiệu đến cơ thể, nó sẽ gửi chúng qua tín hiệu điện. Những tín hiệu này mang các chỉ dẫn đến các bộ phận của cơ thể, ví dụ như tay chân của để yêu cầu chúng di chuyển, đến các cơ để yêu cầu chúng co lại hay đến trái tim để yêu cầu nó bơm máu.

Các tín hiệu điện này được tạo ra nhờ dòng các ion tích điện dương, chẳng hạn như natri, vào các tế bào tích điện âm. Các ion chảy vào và ra khỏi tế bào qua các cửa protein được gọi là kênh ion. Khi các kênh ion này bị gián đoạn, các tín hiệu điện sẽ không thể truyền qua cơ thể.

Fayal Abderemane-Ali, nhà nghiên cứu tại Viện nghiên cứu tim mạch của Đại học California San Francisco (Mỹ), tác giả chính của nghiên cứu mới nói trên, cho biết, Batrachotoxin khiến các kênh ion luôn mở, dẫn đến dòng ion tích điện dương chảy tự do vào các tế bào. Nếu chúng không thể đóng lại, toàn bộ hệ thống sẽ mất khả năng truyền tín hiệu điện.

"Chúng ta cần các kênh này mở và đóng để tạo ra dòng điện chạy qua não hoặc cơ tim. Nếu các kênh chỉ mở, không có hoạt động của tim, không có hoạt động thần kinh hoặc hoạt động co bóp", Abderemane-Ali giải thích.

Abderemane-Ali cho rằng, có ba chiến lược mà các loài động vật có độc sử dụng để ngăn chặn quá trình tự nhiễm độc. Phổ biến nhất liên quan đến một đột biến di truyền làm thay đổi một chút hình dạng của protein đích của độc tố hay còn là cửa ion natri để nó không còn có thể liên kết với protein. Ví dụ, một loài ếch độc tên là Dendrobates tinctorius azureus mang một chất độc gọi là epibatidine, bắt chước một chất hóa học truyền tín hiệu có lợi gọi là acetylcholine.

Theo một nghiên cứu năm 2017 được công bố trên tạp chí Science cho thấy, những con ếch này đã tiến hóa sự thích nghi trong các thụ thể acetylcholine của chúng, làm thay đổi một chút hình dạng của các thụ thể đó, khiến chúng có khả năng chống lại độc tố.

Một chiến lược thứ hai được sử dụng là khả năng loại bỏ hoàn toàn chất độc ra khỏi cơ thể. Quá trình này không giống với việc tránh ngộ độc, nó chỉ là một cách khác để động vật tránh bị ngộ độc bởi những thứ chúng ăn.

Abderemane-Ali cho hay: "Con vật sẽ phát triển các hệ thống thu nhận hoặc hấp thụ chất độc để đảm bảo rằng nó không gây ra vấn đề gì cho mình".

Trong nghiên cứu của Adberemane-Ali, ông đã nhân bản các kênh ion natri từ ếch Phyllobates và xử lý chúng bằng độc tố. Ông đã rất ngạc nhiên khi thấy các kênh ion natri không kháng lại chất độc.

Dựa trên những kết quả đó, Abderemane-Ali nghi ngờ rằng những con ếch này rất có thể đang sử dụng chiến lược cô lập để tránh nhiễm độc tự động bằng cách sử dụng một thứ mà ông gọi là "miếng bọt biển protein".

Những con ếch có khả năng tạo ra một loại protein có thể hấp thụ độc tố và giữ nó, có nghĩa là độc tố không bao giờ có cơ hội tiếp cận các kênh protein dễ bị tổn thương đó.

Hay như ễnh ương Mỹ (Rana catesbeiana) cũng sử dụng phương pháp cô lập như vậy. Những con ếch này tạo ra một loại protein gọi là saxiphilin, có thể liên kết và ngăn chặn độc tố saxitoxin. Saxiphilin hiện đang được nghiên cứu như một giải pháp tiềm năng để trung hòa các chất độc được đưa vào nguồn nước do tảo có hại nở hoa.