Hé lộ bí mật giúp cá voi lặn "siêu giỏi"

Các nhà khoa học mới đây phát hiện một cơ chế giúp cá voi hạn chế mắc bệnh khí ép thường gặp ở các thợ lặn do lặn xuống quá sâu.

Đây là bí quyết giúp cá voi và nhiều loại động vật có vú thủy sinh khác sống tốt dưới nước.

Bệnh khí ép là gì?

Dù là động vật có vú nhưng cá voi có những cơ chế đặc biệt thích hợp cuộc sống dưới nước - (Ảnh: Getty Images).

Theo trang Science Daily, bệnh khí ép hay bệnh giảm áp thường xảy ra ở một số động vật có vú khi ở trong môi trường đột ngột thay đổi áp suất. Chẳng hạn, thợ lặn đang ở sâu dưới nước với áp suất cao bỗng lập tức ngoi lên cạn - nơi có áp suất thấp hơn.

Trong môi trường áp suất cao, khí nitơ thường tích tụ trong máu và mô dưới dạng những bong bóng nhỏ. Khi nổi từ từ lên mặt nước, khí nitơ có thể quay lại phổi và được thải ra ngoài.

Ngược lại, khi nổi lên mặt nước quá nhanh, áp suất nước thay đổi tạo ra sự chênh lệch áp suất đột ngột giữa nitơ trong và ngoài cơ thể. Điều này làm cho các bong bóng khí dãn nở, tương tự khi mở nắp chai nước ngọt làm trào dâng nhiều bọt khí CO₂.

Bong bóng khí dãn nở có thể làm tắt nghẽn mạch máu, khiến oxy khó lưu thông nuôi cơ thể.

Ngoài ra, khi hiện tượng này xảy ra trong xương sẽ xuất hiện các lỗ rỗng khiến xương bị tổn thương.

Cấu tạo đặc biệt hỗ trợ cá voi

Báo The Independent cho biết, một số loài cá voi có thể lặn sâu đến 1.500m kiếm ăn. Câu hỏi liệu với độ sâu đó cá voi có mắc bệnh khí ép hay không đã hấp dẫn các nhà khoa học suốt rất nhiều năm.

Năm 2007, Michael Moore và Greg Early thuộc Viện Hải dương học Woods Hole (Mỹ) tìm thấy bằng chứng về bệnh khí ép trong xương của một số con cá nhà táng hiện đại hay cả những con 111 tuổi.

Michael Moore sau đó mổ khám nghiệm thêm nhiều xác cá voi mắc cạn và phát hiện nhiều bong bóng khí bên trong mô của chúng. Moore kết luận các loài động vật có vú thủy sinh cũng có thể mắc bệnh khí ép.

Phổi của cá voi có một cơ chế đặc biệt giúp chúng "khỏe re" dưới nước - (Ảnh: The Wired).

Tuy nhiên, mới đây các nhà khoa học từ Viện Hải Dương học Woods Hole và Quỹ Hải dương học ở Tây Ban Nha cho rằng phần lớn các loài thú dưới nước có thể tránh được chứng bệnh này bởi một cơ chế đặc biệt.

Nhóm nghiên cứu đã tiến hành chụp CT cá voi, hải cẩu và heo nhà trong một buồng nén áp suất lớn và nhận thấy phổi của động vật trên cạn và dưới nước rất khác nhau.

Phổi của các động vật có vú thủy sinh phân thành 2 vùng rõ rệt: vùng căng khí và vùng xẹp khí.

Trong môi trường áp suất cao, máu của chúng chủ yếu di chuyển qua vùng xẹp. Theo TS Daniel Garcia-Parraga - trưởng nhóm nghiên cứu, cơ chế này giảm thiểu đến mức tối đa lượng nitơ cá voi và các động vật có vú thủy sinh khác hấp thụ vào máu. Điều này đồng nghĩa với hạn chế nguy cơ mắc bệnh khí ép.

Tuy nhiên, TS Garcia-Parraga cho biết ngày nay nhiều hoạt động trên biển của con người tạo ra sóng âm làm nhiễu cơ chế hoạt động 2 vùng ở phổi của các loài thú này. Kết quả, máu vận chuyển qua vùng căng khí nhiều hơn làm tăng lượng nitơ xuất hiện trong máu và mô.

Các loài thú biển đang bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi các loại sóng âm từ hoạt động của con người - (Ảnh: Marine Insight).

Vì sao cá voi lặn sâu mà không bị "ngất"?

Trên trang Live Science, bà Terrie Williams, tiến sĩ về sinh thái và sinh học tiến hóa tại ĐH Santa Cruz (Mỹ), cho biết bí mật giúp các loài thú trên biển giữ được lượng oxy là nhờ các protein đặc biệt chứa oxy trong não.

Williams và cộng sự tập trung vào 2 protein chỉ cư trú ở trong mô não là neuroglobin và cytoglobin. Chúng tương tự hemoglobin - một phân tử mang oxy trong máu và vận hành đi khắp cơ thể.

Các nhà khoa học so sánh hàm lượng hemoglobin và 2 loại globin não ở 16 loài thú, trong đó có các loài động vật trên cạn như sư tử núi, linh miêu, cá heo mõm dài, sư tử biển California, cá voi, cá heo…

Kết quả cho thấy nhìn chung não của các loài thú biển có nhiều hemoglobin và các globin hơn so với động vật đất liền. Các nhà khoa học lý giải chính lượng protein dồi dào này giúp các động vật có vú thủy sinh vẫn sống tốt dù lặn sâu mà không bị "ngất" do thiếu oxy.