Khoa học lần đầu tiên giải mã được nghịch lý về cái đuôi thằn lằn

Khi phải lựa chọn giữa sự sống và cái chết, nhiều loài động vật sẵn sàng hy sinh một phần thân thể của mình, điển hình như loài nhện có thể tự bẻ gãy chân, cua có thể tự đứt càng và một số loài gặm nhấm nhỏ tự làm bong các mảng da của chúng. Thú vị hơn, một số loài sên biển thậm chí còn tự chặt đứt đầu để loại bỏ phần cơ thể bị nhiễm ký sinh trùng.

Tuy nhiên, hình ảnh thằn lằn tự cắt đuôi vẫn được xem là “kỹ năng sinh tồn” đỉnh cao nhất trong thế giới động vật. Cụ thể, khi gặp kẻ săn mồi, nhiều con thằn lằn sẵn sàng cắt bỏ chiếc đuôi vẫn còn ngọ nguậy của chúng trước khi tháo chạy xa bay.

Hành vi này khiến kẻ săn mồi bối rối. Trong đa số các thường hợp, phần còn lại của thằn lằn sẽ trở thành “hình nhân thế mạng”, giúp con vật tinh ranh có thời gian để chạy trốn. Nhiều loài thậm chí có khả năng tái tạo lại những chiếc đuôi đã mất.

Cơ chế tự bảo vệ vô cùng thú vị này tưởng như đã quá quen thuộc, nhưng trên thực tế vẫn còn là một bí ẩn đối với các nhà khoa học, khi họ chưa thể lý giải được rằng: “Tại sao một con thằn lằn có thể rụng đuôi ngay lập tức, nhưng trong điều kiện bình thường thì chúng vẫn dính chặt?”

Mới đây, TS. Yong-Ak Song, một kỹ sư cơ sinh học tại Đại học New York Abu Dhabi, cuối cùng đã lý giải thành công về “nghịch lý cái đuôi” của loài thằn lằn. Ông cho rằng để làm được điều này, cái đuôi thằn lằn phải luôn ở trạng thái đồng thời dính chặt và tách rời. “Chúng phải nhanh chóng tách đuôi ra khỏi cơ thể để tồn tại. Nhưng đồng thời, không thể tự mất đuôi quá dễ dàng trong điều kiện bình thường”, TS. Song chia sẻ.

Để giải bài toán này, TS. Song và các đồng nghiệp đã kiểm tra phần đuôi vừa bị tách rời của các loài thạch sùng, tắc kè, và loài thằn lằn sa mạc Schmidt… sau khi dùng tay để kéo những chiếc đuôi này lại phía sau.

Toàn bộ quá trình được ghi lại bằng camera với tốc độ 3000 khung hình/giây. Sau đó khi dùng kính hiển vi, nhóm nghiên cứu đã rất ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng ở mỗi vết gãy – nơi phần đuôi tách ra khỏi cơ thể – đều có những cột trụ hình nấm với những lỗ chân lông nhỏ li ti.

Thay vì các phần của đuôi được đan vào nhau dọc theo mặt phẳng đứt gãy, các vi mô dày đặc trên mỗi đoạn dường như chỉ chạm nhẹ với nhau. Điều này làm cho đuôi thằn lằn giống như một “chòm sao giòn”, với các đoạn nối lỏng lẻo. Nói cách khác, có thể hình dung rằng một phần đuôi của thằn lằn luôn được gắn “hờ” với cơ thể và chỉ đợi cơ hội để tách rời.

Mặc dù cấu trúc vi mô này có thể chịu được một lực nhất định, nhưng nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng chúng dễ dàng bị vỡ vụn khi bị vặn, hoặc thình lình kéo về phía sau.

Theo Animangsu Ghatak, một kỹ sư hóa học tại Học viện Công nghệ Ấn Độ Kanpur, cơ chế sinh học của những chiếc đuôi thằn lằn gợi nhớ đến cấu trúc vi mô được tìm thấy trên các ngón chân dính chặt của tắc kè và ếch cây.

Phát hiện của TS. Song và đồng nghiệp được công bố trên tạp chí Khoa học, như một minh họa về cách mà những chiếc đuôi này đã đạt được sự cân bằng hoàn hảo giữa chắc chắn và mỏng manh.

Các nhà nghiên cứu tin rằng việc hiểu được quy trình cho phép thằn lằn tự cắt đuôi có thể có được ứng dụng trong các lĩnh vực gắn chân tay giả, ghép da hoặc băng bó. Thậm chí, cơ chế tương tự có thể giúp robot loại bỏ các bộ phận bị hỏng.