Nhiều người từng kết luận rằng giun không thể nghe được nhưng nghiên cứu mới đây được đăng trên tạp chí khoa học Neuron cho ra kết quả ngược lại.
Cảm biến âm thanh
Các cơ quan phức tạp như thị giác rất phổ biến trong giới động vật nhưng thính giác chỉ được tìm thấy ở động vật có xương sống và một số loài chân đốt. Hầu hết động vật có thính giác đều sở hữu một cơ quan cảm ứng rung.
Khi sóng âm thanh chạm vào cơ thể, các tế bào thần kinh xử lý âm thanh sẽ thu trọn tín hiệu này. Ở người hoặc các động vật có xương sống khác, đó là tai có cấu trúc gồm màng nhĩ và tai trong.
Trong khi đó, C. elegans, loài giun tròn thường được sử dụng trong thí nghiệm khoa học, không có cơ quan thính giác chuyên biệt. Thay vào đó, nghiên cứu mới đây chỉ ra rằng lớp da của nó đóng vai trò như một lớp màng cảm nhận âm thanh.
Từ đó, toàn bộ cơ thể của loài giun này là một màng nhĩ. Đây cũng là nghiên cứu đầu tiên đưa ra bằng chứng một loài động vật không xương sống, không thuộc họ chân đốt, có thể cảm nhận âm thanh truyền trong không khí.
Ông Shawn Xu, tác giả chính của nghiên cứu, làm việc tại Trường Đại học Michigan, Mỹ, cho biết trước đây, nhiều công trình nghiên cứu về C. elegans cho thấy loài giun dài 1mm này có thể ngửi, nếm và tiếp xúc bằng da. Điều này đồng nghĩa loài này có các giác quan nhận thức và cảm nhận được ánh sáng.
“Loài này chỉ còn thiếu một thứ duy nhất, đó là cảm nhận bằng thính giác. Do đó, nghiên cứu của chúng tôi hàng năm qua nhằm mục đích tìm kiếm giác quan này”, ông Xu giải thích.
Theo nhà sinh học, kết quả của nghiên cứu khẳng định bước tiến lớn trong việc khám phá cách thức các sinh vật cảm nhận âm thanh. Mở rộng ra, thính giác có thể đã phát triển trong các sinh vật không có tai như nhuyễn thể hoặc các loài giun khác. Từ đó, làm sáng tỏ khả năng cảm nhận âm thanh của một số loài sinh vật “không tai”.
Nhiều loài động vật không có màng nhĩ nên về mặt kỹ thuật, chúng không thể xử lý âm thanh. Tuy nhiên, chúng có thể đã phát triển các bộ phận khác để làm được điều này.
Đơn cử, ếch có tai trong nhưng không có màng nhĩ. Da và xương của chúng sẽ phối hợp để dẫn sóng âm thanh đến tai trong. Trong khi đó, nhện hay một số loài côn trùng nhỏ khác thu sóng âm thanh nhờ những sợi lông đặc biệt nhạy cảm trên chân của chúng.
Để tìm hiểu cách thức loài giun nghe hoặc cảm nhận âm thanh, thí nghiệm của Xu là phát ra tiếng ồn lớn hướng về phía chúng. Trước đó, các nhà khoa học đã biến đổi gen, loại bỏ các giác quan khác của giun để chúng chỉ có thể cảm nhận thay đổi qua sóng âm thanh. Kết quả cho thấy, khi không có những giác quan như thị giác, xúc giác, loài giun C. elegans vẫn bò về phía ngược lại với nơi phát ra âm thanh.
Bà Elizabeth Ronan, đồng tác giả của nghiên cứu, cho rằng, loài giun này đã phát triển khả năng xử lý âm thanh để nghe thấy tiếng động của kẻ thù như động vật ăn thịt, côn trùng có cánh và trốn thoát.
Ếch có tai trong nhưng không có màng nhĩ.
Cảm nhận hay lắng nghe?
Tuy nhiên, chỉ nhìn những con giun xoay người tránh xa âm thanh là chưa đủ bằng chứng chứng minh loài này thực sự cảm nhận được sóng âm thanh. Chúng có thể chỉ cảm nhận được chuyển động vật lý của sóng âm thanh trên da của chúng thay vì thu tín hiệu qua hệ thống thần kinh.
Do đó, các nhà khoa học tiếp tục thay đổi mẫu gen của loài này, khiến chúng xuất hiện những vết phồng rộp trên da. Theo lý thuyết, các vết thương này sẽ ngăn chặn khả năng cảm nhận âm thanh trên da.
Bằng cách thử nghiệm trên nhiều loài giun và nghiên cứu di truyền, nhóm các nhà khoa học cuối cùng đã tìm ra thụ thể nicotinic acetylcholine, một chất dẫn truyền thần kinh nằm dưới bề mặt da của C. elegans. Những thụ thể này có khả năng phát hiện sóng âm thanh và thông báo về não bộ.
Nhìn chung, các thí nghiệm cho thấy C. elegans có thể cảm nhận và phản ứng với sóng âm thanh trong không khí nhờ một cơ chế vừa độc đáo về mặt di truyền vừa có phần tương tự với thính giác. Nhưng liệu chúng có thực sự nghe thấy hay không lại là một câu hỏi khác.
Một số nhà khoa học cho rằng, việc lắng nghe là hoạt động đòi hỏi mức độ nhận thức sâu hơn, chẳng hạn liên kết âm thanh với khả năng nhận thức. Do đó, nghiên cứu của Xu cho thấy giun cảm nhận và phản ứng với âm thanh trong không khí nên chưa đáp ứng được tiêu chí nhận thức âm thanh. Nhận thức đòi hỏi vật thể phải xử lý các tín hiệu và sau đó gắn cho tín hiệu một ý nghĩa cụ thể nào đó.
Tuy nhiên, ít nhất việc cảm nhận sóng âm thanh đã có thể giúp loài giun tránh xa kẻ thù và duy trì sự tồn tại đến ngày nay. Nghiên cứu cũng tạo tiền đề để các nhà khoa học tiếp tục tìm hiểu về cách thức cảm nhận âm thanh của những loài động vật xuất hiện sớm nhất trên Trái đất. Bởi lẽ, chúng tồn tại dưới dạng thân mềm, không có tai hay màng nhĩ nên cần cách thức đặc biệt để có thể tồn tại và tiến hoá cho đến ngày nay.
