Cơ chế đổi màu đa dạng
Một trong những điểm ấn tượng nhất của bạch tuộc là khả năng thay đổi màu sắc để “hòa mình” vào cảnh vật xung quanh theo ý muốn. Đây là một kỹ năng quan trọng của loài cephalopod, nhóm động vật không xương sống ở biển. Tuy nhiên, bạch tuộc có thể thay đổi màu sắc nhanh nhất trong các loài cephalopod.
Khoảng 2.400 năm trước, nhà triết học người Hy Lạp Aristotle đã ghi lại những quan sát chi tiết về phương thức ngụy trang của bạch tuộc. Dù hành động này được nghiên cứu trong nhiều thế kỷ, giới khoa học vẫn chưa đưa ra được bằng chứng cụ thể giải thích cơ chế thay đổi màu sắc ở bạch tuộc.
Bà Leila Deravi, nhà hóa sinh làm việc tại Trường Đại học Northeastern, Mỹ, cho biết bạch tuộc có thể thay đổi màu sắc vì trên da có hàng ngàn tế bào thay đổi màu sắc được gọi là tế bào sắc tố dưới da. Những tế bào này được lưu trữ trong những chiếc túi nhỏ chứa sẵn một sắc tố gọi là xanthommantin. Các túi sắc tố được bảo vệ bởi các tế bào cơ theo dạng hình ngôi sao nhọn.
Khi các tế bào cơ co lại, túi sắc tố căng ra, tạo điều kiện cho ánh sáng chiếu vào và phản xạ lại với các hạt xanthommantin. Bởi vì xanthommantin có thể hấp thụ một số bước sóng ánh sáng nên ánh sáng phản xạ lại sẽ có màu sắc khác với ánh sáng ban đầu.
Có ba lớp tế bào sắc tố trong da của bạch tuộc nên các hạt xanthommantin ở mỗi lớp tế bào sẽ phản chiếu màu sắc khác nhau. Lớp trên cùng tạo ra màu vàng, lớp giữa phản chiếu lại màu đỏ và lớp dưới cùng là màu nâu. Bạch tuộc có thể kết hợp những màu sắc này bằng cách thay đổi hình dạng của tế bào sắc tố trong mỗi lớp. Điều này cho phép chúng tạo ra nhiều màu sắc khác nhau trên da.
Tế bào sắc tố không phải là cấu trúc duy nhất tham gia vào cơ chế thay đổi màu sắc. Các cơ quan bổ sung, được gọi là iridophores và leucophores, trong da của một số loài bạch tuộc có thể thay đổi màu sắc mà chúng tạo ra.
Lớn hơn leucophores, iridophores tạo ra màu sắc của các kim loại và khiến bạch tuộc trông giống như đang phát quang. Theo một nghiên cứu năm 2018 được công bố trên tạp chí IOP Science, iridophores chứa một loại protein phản xạ xếp chồng lên nhau. Khi ánh sáng đi qua iridophores sẽ tạo ra hiệu ứng trên da của bạch tuộc giống như một tấm gương.
Các tế bào leucophores có kích thước tương tự như tế bào sắc tố nhưng mang sắc tố trắng thay vì sắc tố xanthommatin, có tác dụng phân tán hoặc khúc xạ ánh sáng và giúp kiểm soát độ tương phản và độ sáng của màu sắc. Cả hai tế bào iridophores và leucophores đều mở rộng và co lại theo các tín hiệu thần kinh phát ra từ não.
Ngoài ra, trên da của bạch tuộc có những đặc điểm giúp chúng thay đổi kết cấu, tạo thêm một lớp ngụy trang. Ví dụ, trên da có những mụn nhỏ li ti gọi là u nhú có thể giãn ra làm cho làn da trở nên mịn màng như rong biển. Khi khác, các u nhú co lại khiến da sần sùi, thô ráp như đá. Các u nhú cũng được điều khiển bởi tín hiệu thần kinh từ não.
So với việc thay đổi màu sắc, thay đổi kết cấu trên da của bạch tuộc ít được giới nghiên cứu quan tâm. Tuy nhiên, chúng đóng một vai trò quan trọng giúp việc thay đổi màu sắc trở nên sinh động hơn.
Tốc độ đổi màu kinh ngạc
Từ trên đất liền đến dưới đại dương, nhiều loài động vật có khả năng ngụy trang nhưng bạch tuộc có thể xếp hàng tốp đầu do sở hữu tốc độ và độ chính xác đáng kinh ngạc. Theo chuyên gia Deravi, bạch tuộc có thể thay đổi màu sắc trong một phần của giây, nhanh hơn một cái chớp mắt. Ngược lại, tắc kè hoa có thể mất vài giây hoặc hơn một phút để thay đổi hoàn toàn màu sắc.
Lý giải điều này, bà Deravi cho biết: Bạch tuộc có thể thay đổi màu sắc nhanh chóng do não của chúng có liên kết sâu sắc với bề mặt da. Không giống như não của hầu hết các loài động vật nằm ở phần đầu, não của bạch tuộc không bị giới hạn trong một vùng duy nhất.
Ngoài bộ não có hình giống chiếc bánh rán, bạch tuộc còn có “túi não” hoặc các nơ-ron thần kinh trên khắp cơ thể và xúc tu. Điều này cho phép xúc tu hoạt động riêng lẻ như có suy nghĩ riêng và đóng vai trò trong việc thay đổi màu sắc. Tuy nhiên, các nhà khoa học đang nghiên cứu kỹ lưỡng hơn về cách thức hoạt động của các túi não này.
Một điểm gây tò mò khác là làm thế nào bạch tuộc có thể thay đổi màu da phù hợp với màu sắc của môi trường xung quanh thuần thục. Dù có khả năng tạo ra nhiều màu sắc khác nhau, phần lớn bạch tuộc và các loài cephalopod bị mù màu.
Theo một bài báo xuất bản năm 2020 trên tạp chí Frontiers in Physiology, mắt của bạch tuộc chỉ có một cơ quan cảm thụ ánh sáng. Các tế bào chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu thần kinh, nghĩa là bạch tuộc chỉ có thể phát hiện sự khác biệt về ánh sáng dựa trên cường độ.
Các nhà khoa học đặt ra giả thuyết rằng, mắt bạch tuộc có thể nhìn thấy màu sắc mà không cần cơ quan thụ cảm quang. Trong mắt bạch tuộc có thể có những thụ thể cho phép loài này nhìn thấy màu sắc theo cách khác với con người và các loài động vật khác. Do đó, chúng có thể nhìn thấy màu sắc và thay đổi màu sắc theo ý muốn.
Cuối cùng, dù ngụy trang là khả năng bẩm sinh của hầu hết các loài bạch tuộc, thực hành giúp chúng nâng cao khả năng này. Một con bạch tuộc có thể mất 1 - 2 năm để hoàn toàn thành thạo việc thay đổi màu sắc. Chúng sẽ biết cách phối hợp với việc thay đổi màu sắc với các hành vi khác như ẩn nấp trong kẽ hở, thay đổi hình dạng cơ thể để tránh khỏi kẻ thù.
