Sóc đất sọc có thời gian ngủ đông cực dài. Ảnh: Phòng thí nghiệm Gracheva
Bên dưới vùng đồng cỏ ở Bắc Mỹ, sóc đất sọc ngủ đông để chờ qua mùa lạnh giá mà không dự trữ thức ăn hay nước uống. Chúng không ăn uống bất cứ thứ gì trong suốt khoảng thời gian đó. Trong nghiên cứu công bố trên tạp chí Science, các nhà khoa học đang khám phá chúng làm vậy bằng cách nào và tại sao, theo Popular Science.
Những vùng não cụ thể liên quan tới kích hoạt cơn khát bị ức chế mạnh mẽ ở sóc đất ngủ đông, ngay cả trong thời gian chuyển tiếp khi chúng hoạt động tích cực. Kết hợp với phát hiện trước đây từ cùng nhóm chuyên gia, nghiên cứu mới làm rõ chiến thuật sinh tồn dưới lòng đất trong thời gian dài như vậy của sóc đất sọc.
Trong phần lớn trường hợp, cơn khát được xem như một thích nghi chủ chốt để sinh tồn. Mọi động vật có vú cần nước để tuần hoàn, hoạt động tế bào, loại bỏ chất thải, điều phối nhiệt độ cơ thể... Khi mật độ ion trong máu đạt tới điểm mấu chốt, khi thể tích máu quá thấp, khi thận bắt đầu gặp áp lực, hormone và những tín hiệu khác kích hoạt bộ não cảm thấy khát. Sau khi uống nước, sự cân bằng sẽ được khôi phục.
Nhưng đối với loài sóc đất lông màu nâu, thôi thúc rời khỏi hang và tìm nguồn nước có thể trở thành án tử. Điều đó sẽ làm tăng nguy cơ chúng bị ăn thịt, theo Elena Gracheva, giáo sư khoa học thần kinh và sinh lý học tế bào và phân tử ở Đại học Yale, đồng tác giả nghiên cứu. Ngoài ra, điều kiện lạnh giá cũng là mối đe dọa đối với chúng. Tuy nhiên, động vật ăn thịt đói mồi lang thang trên mặt đất là nguy cơ lớn nhất. Chúng sẽ sẵn sàng tóm bất kỳ con sóc đất nào chui ra khỏi hang trong những tháng mùa đông, khi mồi săn khan hiếm và không có nơi ẩn nấp.
Loại trừ cơn khát do đó trở thành một cách khác thường để sống sót, ngay cả khi con sóc có thể sử dụng nước uống. Nghiên cứu trước đây của Gracheva và đồng nghiệp phát hiện sóc ngủ đông duy trì mật độ ion như muối trong máu mức ổn định, tương đương ở sóc hoạt động, bằng cách bảo tồn nước và tách riêng ion ở nơi khác trong cơ thể. Hormone như oxytocin và vasopressin cho phép lưu trữ nước và đóng vai trò ức chế đi tiểu. Vùng não phụ trách sản sinh những hormone này vẫn hoạt động mạnh trong khi ngủ đông, bất chấp nhiệt độ cơ thể thấp của sóc đất.
Tuy nhiên, cơ chế sinh lý trên không đủ để giải thích hoàn toàn việc thiếu vắng cơn khát. Những tín hiệu khác kích thích cơn khát như hormone liên quan tới áp lực ở thận và thể tích máu thấp vẫn tuần hoàn trong cơ thể loài động vật có vú. Dù vậy, ngay cả khi được cung cấp nước trong khi ngủ đông, sóc đất vẫn tránh uống.
Ngủ đông không hẳn là hoạt động ngủ. Trong vài tuần mỗi lần, sóc đất ngủ đông giảm đáng kể tốc độ trao đổi chất và gần như đông cứng. Nhiệt độ cơ thể chút tụt xuống 2 - 4 độ C và chúng tồn tại ở trạng thái sinh lý gọi là ngủ lịm. Xuyên suốt nhiều tháng ngủ đông, các đợt ngủ lịm dài 2 - 3 tuần đó xen kẽ với 1 - 2 ngày thức tỉnh. Đột nhiên, con sóc dường như hoạt động, nhiệt độ cơ thể tăng về mức bình thường. Nhưng chúng không rời khỏi hang và không ăn uống. Khoảng thời gian hoạt động được cho là rất quan trọng để sóc đất có thể ngủ, loại bỏ chất thải và duy trì cung cấp oxy cho hệ tim mạch, theo Gracheva.
Để xác định tại sao sóc đất không trải qua cơn khát hoặc tìm kiếm nước khi thức tỉnh, Gracheva và cộng sự tiến hành một loạt thí nghiệm phân tử và hành vi. Đầu tiên, họ cung cấp cho sóc đất ngủ đông nước hoặc dung dịch nước muối khi chúng thức tỉnh. Họ nhận thấy những con sóc hứng thú với dung dịch nước muối thay vì nước. Điều này chỉ ra chúng có khả năng cần muối nhằm tăng thể tích máu mà không làm loãng lượng ion. Khi kiểm tra kỹ hơn bộ não của sóc, nhóm nghiên cứu nhận thấy những neuron vẫn có thể phản ứng đối với tín hiệu khát trong kỳ ngủ đông, nhưng có gì đó xảy ra liên tục trong bộ não chặn đứng phản ứng của chúng.
Nghiên cứu về ngủ đông có tiềm năng ứng dụng rộng rãi như cải thiện hiệu quả phẫu thuật cấy ghép hoặc mổ tim. Nếu chúng ta có thể kiểm soát tốt hơn hoạt động trao đổi chất và tìm cách loại bỏ những nhu cầu gây khó chịu, con người có thể tận dụng trạng thái ngủ đông để du hành quãng đường dài trong không gian tới sao Hỏa và nhiều địa điểm xa xôi hơn.
An Khang (Theo Popular Science)