Cá phổi có thể không ăn uống suốt 4 năm mà vẫn sống sót. Ảnh: Futurism
Những gợn sóng lăn tăn trên bề mặt sông Bandama ở Bờ biển Ngà tỏa ra từ một sinh vật màu đốm ngoi lên để hít thở thay vì bắt côn trùng. Đó là cá phổi Tây Phi, ngoài ra còn có 3 loài cá phổi khác phân bố ở châu Phi, theo The Oxford Scientist.
Dài một mét, có hình dáng giống lươn với lớp da lốm đốm tương phản với những chiếc vảy màu nâu - olive, cá phổi sống ở ranh giới giữa đời sống dưới nước và trên bờ. Sở hữu cặp lá phổi, chúng phải ngoi lên mặt nước thường xuyên để lấy khí oxy, do phần mang không cung cấp đủ dưỡng khí. Khác với phần lớn loài cá, cá phổi có thể chịu đựng khi dòng sông cạn nước vào mùa khô.
Trong khi loài cá khác có thể rút lui vào ao nước chật hẹp hoặc di cư, cá phổi châu Phi đào hang trong lòng sông khô cạn. Tại đó, chúng bao bọc cơ thể trong kén chất nhầy, chỉ chừa khe hở cho phần miệng, cho phép chúng hít thở không khí và tồn tại mà không cần thức ăn hay nước uống suốt nhiều tháng, thậm chí tới 4 năm. Đây là quá trình ngủ hè, xảy ra khi động vật kích hoạt chế độ tạm ngừng hoạt động cả về mặt thể xác và trao đổi chất để vượt qua điều kiện khô nóng.
Ngủ hè chủ yếu diễn ra ở động vật nhiệt đới. Những nhà tự nhiên học thời Victoria đã tìm cách vận chuyển cá phổi châu Phi qua nửa vòng Trái Đất tới Anh và Mỹ nhằm quan sát đặc điểm sinh lý của chúng. Từ sau đó, tiến bộ công nghệ giúp hé lộ quá trình tế bào và di truyền phía sau hành vi ngủ hè của cá phổi. Do không có chân để di chuyển trên đất liền và có thể bị tách biệt với môi trường khác khi nước khô cạn, cá phổi châu Phi tiến hóa để tồn tại ở trạng thái không hoạt động trong lớp bùn cho tới khi nước quay trở lại.
Cảm ứng, giai đoạn đầu tiên của ngủ hè, đặt nền móng cho việc trải qua nhiều tháng tiếp theo dưới lòng đất. Năm 1986, các nhà nghiên cứu chỉ ra một loạt dấu hiệu thúc đẩy ngủ hè gồm mất nước, đói, tăng hít thở không khí và căng thẳng. Ngoài ra, thay đổi ở độ mặn và thành phần của hợp chất hòa tan (như canxi và magie) trong nước xung quanh là tín hiệu dòng sông đang cạn dần. Có thể phần mang đóng vai trò giúp cảm nhận lượng nước trong cơ thể cá.
Với các dấu hiệu xung quanh cho thấy môi trường đang nóng lên và khô hạn, cá phổi đào hang trong lớp bùn, sử dụng miệng và cơ thể nhiều cơ bắp. Sau đó, chúng rút vào trong hang, cuộn tròn phần thân dài, bao bọc bản thân trong lượng lớn chất nhầy tiết ra. Sau khi cứng lại, chất nhầy tạo thành chiếc kén không thấm nước, chỉ có một khe hở hẹp thông với mặt nước giúp con cá hít thở không khí bằng phổi.
Phân tích di truyền hé lộ mức độ biểu lộ tín hiệu hormone tăng lên trong não do hoạt động gene tăng. Việc ngừng trao đổi chất diễn ra trong quá trình duy trì, bắt đầu ngay khi kén chất nhầy khô hoàn toàn. Hoạt động lấy oxy chỉ diễn ra qua lá phổi và mức tiêu thụ oxy giảm một nửa so với cá phổi hoạt động trong nước. Những thay đổi này đi kèm với hoạt động trao đổi chất giảm mạnh, nhịp tim giảm xuống 2 nhịp/phút (so với thông thường là 25 nhịp/phút) và ngưng sản xuất ammonia. Nhiều bộ phận cơ thể thay đổi gồm ruột, thận và tim, phản ánh chức năng giảm đi trong quá trình ngủ hè. Nguồn lưu trữ trong cơ thể là nguồn năng lượng duy nhất của cá phổi.
Lượng lớn bạch cầu hạt (tế bào bạch cầu quan trọng trong hệ miễn dịch) tích trữ ở ruột, thận và tuyến sinh dục của cá phổi trong mùa ướt cũng đóng vai trò trong nghỉ hè. Một nghiên cứu trên trang Science năm 2021 phát hiện kén nhầy chứa đầy bạch cầu hạt. Chúng ngăn chặn mầm bệnh truyền tới cá phổi ngủ hè. Bạch cầu hạt di chuyển từ nơi lưu trữ trong nội tạng, thông qua mạch máu tới da, tiến vào trạng thái viêm trước khi hoàn thành hành trình trong kén. Tại đây, bạch cầu hạt tạo ra bẫy ngoài tế bào, ngăn chặn vi khuẩn truyền sang cá phổi ngủ hè, khiến chiếc kén trở nên miễn dịch.
Cuối cùng, nước quay trở lại, cá phổi bị kéo ra khỏi giấc ngủ hè khi miệng của nó, bộ phận duy nhất không bị bọc bởi kén chất nhầy, chứa đầy nước. Điều này bắt đầu giai đoạn thức tỉnh của ngủ hè, cũng là giai đoạn bí ẩn nhất trong cả ba. Chật vật bò ra khỏi kén và uể oải nhô lên mặt nước, cá phổi bài tiết chất thải tích tụ trong suốt thời gian ngủ hè. Sau khoảng 10 ngày, thời gian để cơ quan nội tạng tái khởi động, cá phổi bắt đầu kiếm ăn trở lại.
Cá phổi châu Phi hầu như không thay đổi trong 390 triệu năm với những hóa thạch cá phổi đào hang có niên đại từ kỷ Devon. Tuy nhiên, chúng đang đối mặt với sự tàn phá từ hoạt động của con người. Ví dụ, cá phổi cẩm thạch sụt giảm 11% ở lưu vực hồ Victoria chỉ trong 5 năm do đánh bắt quá mức và hoạt động nông nghiệp khiến đầm lầy xuống cấp và biến mất.
(Theo The Oxford Scientist)