Gấu nước (tardigrade) là những động vật tám chân dài thường chỉ khoảng nửa milimét, sống trong rêu, địa y, đất ẩm và cả đáy biển. Chúng nổi tiếng vì khi bị khô, chúng co lại thành một "thùng" ngủ đông, gần như dừng mọi hoạt động sống, và ở trạng thái đó chịu được lạnh gần độ không tuyệt đối, phóng xạ liều cao, chân không vũ trụ. Nhưng gấu nước không bất tử: khi đang hoạt động, chúng khá mỏng manh.
Con "gấu" dưới kính hiển vi
Năm 1773, mục sư người Đức Johann August Ephraim Goeze, một người say mê kính hiển vi, mô tả một sinh vật nhỏ xíu bò chậm chạp, gọi là "gấu nước nhỏ" vì dáng đi lạch bạch như gấu. Năm 1776, nhà khoa học Ý Lazzaro Spallanzani đặt tên nhóm là Tardigrada, nghĩa là "kẻ bước chậm". Spallanzani cũng là người ghi nhận rằng sinh vật này có thể "sống lại" sau khi bị phơi khô.
Ngày nay đã biết hơn 1.300 loài gấu nước. Chúng thành một ngành động vật riêng, có họ hàng xa với côn trùng và giun tròn.
| Đặc điểm | Mô tả |
|---|---|
| Kích thước | thường 0,1 – 1 mm, phần lớn khoảng 0,3 – 0,5 mm |
| Chân | tám chân mập, cuối mỗi chân có móng vuốt nhỏ hoặc đĩa bám |
| Thức ăn | dịch tế bào rêu, tảo; một số loài ăn sinh vật nhỏ khác, kể cả gấu nước khác |
| Nơi sống | rêu, địa y, lá mục, đất, nước ngọt, biển — từ núi cao đến đáy biển sâu |
| Điều kiện cần | một lớp nước mỏng bao quanh để hoạt động |
Bí quyết sống sót: trạng thái "thùng"
Khi môi trường khô đi, gấu nước rút chân và đầu vào, co lại thành một khối nhỏ hình thùng (tun). Nó mất phần lớn lượng nước trong cơ thể, quá trình trao đổi chất giảm xuống mức gần như không đo được. Trạng thái này gọi là "ẩn sinh" (cryptobiosis) — một kiểu sống mà không có dấu hiệu sống. Khi có nước trở lại, sau vài phút đến vài giờ, nó duỗi ra và bò đi như chưa có gì xảy ra.
Những phân tử bảo vệ
Các nhà khoa học từng nghĩ bí quyết là đường trehalose, thứ giúp nhiều sinh vật chịu khô. Nhưng nhiều loài gấu nước có rất ít trehalose. Năm 2017, nhóm của Thomas Boothby phát hiện gấu nước có những protein đặc biệt, khi khô sẽ đông lại thành một dạng giống thuỷ tinh, bao bọc và giữ các thành phần trong tế bào không bị hỏng.
Năm 2016, các nhà khoa học Nhật Bản tìm ra một protein họ đặt tên là Dsup (viết tắt của "chống tổn thương"), bám vào ADN và che chắn nó khỏi tổn thương do tia X. Khi đưa gen này vào tế bào người nuôi trong phòng thí nghiệm, các tế bào chịu tia X tốt hơn đáng kể.
Những thử thách đã chịu được
Các con số dưới đây là từ thí nghiệm trong phòng hoặc trên quỹ đạo, chủ yếu với gấu nước ở trạng thái thùng, và không phải loài nào cũng chịu được như nhau:
- Lạnh: sống sót sau khi bị làm lạnh xuống gần độ không tuyệt đối trong thời gian ngắn.
- Đóng băng lâu dài: năm 2016, các nhà khoa học Nhật làm hồi sinh gấu nước từ một mẫu rêu Nam Cực được giữ đông lạnh hơn 30 năm, và một con sau đó còn đẻ trứng.
- Phóng xạ: chịu liều phóng xạ cao gấp hàng trăm lần liều gây chết người.
- Không gian: năm 2007, thí nghiệm TARDIS trên vệ tinh FOTON-M3 đưa gấu nước khô ra phơi trực tiếp ngoài không gian ở quỹ đạo thấp khoảng mười ngày. Nhiều con sống sót chân không và bức xạ vũ trụ; những con phải chịu toàn bộ tia cực tím mặt trời thì tỉ lệ sống thấp hơn nhiều.
Một câu chuyện hay được kể là gấu nước "sống lại" từ mẫu rêu khô trong bảo tàng hơn trăm năm. Câu chuyện này dựa trên một báo cáo cũ chưa được xác nhận lại và bị nhiều nhà khoa học nghi ngờ; nên kể như giai thoại.
Không phải bất tử
Danh hiệu "sinh vật khó chết nhất" dễ gây hiểu lầm. Mấy điểm cần nói rõ:
- Khi đang hoạt động, gấu nước khá mỏng manh. Một nghiên cứu năm 2020 cho thấy khoảng một nửa số gấu nước đang hoạt động của một loài đã chết sau một ngày ở nhiệt độ khoảng 37°C.
- Chúng không "phát triển mạnh" trong điều kiện khắc nghiệt; chúng chỉ chịu đựng và chờ điều kiện tốt trở lại. Các nhà khoa học gọi là sinh vật chống chịu cực hạn, không phải sinh vật ưa cực hạn.
- Năm 2019, tàu đổ bộ tư nhân Beresheet rơi xuống Mặt Trăng mang theo gấu nước khô. Một thí nghiệm năm 2021 bắn gấu nước vào mục tiêu bằng súng tốc độ cao cho thấy chúng không sống được khi va đập trên khoảng 900 m/giây — nên các nhà khoa học cho rằng gấu nước trên Beresheet khó có thể sống sót cú rơi.
Gấu nước và câu hỏi về sự sống ngoài Trái Đất
Vì chịu được chân không và bức xạ, gấu nước thường được nhắc đến trong ngành sinh học vũ trụ. Chúng giúp các nhà khoa học trả lời những câu hỏi như: sự sống cần tối thiểu điều kiện gì; một sinh vật có thể "chờ" trong trạng thái ngủ bao lâu; và nếu tàu vũ trụ vô tình mang theo sinh vật từ Trái Đất, chúng có thể làm bẩn các hành tinh khác không.
Đôi khi báo chí giật tít rằng gấu nước "đến từ ngoài vũ trụ". Không có bằng chứng nào cho điều đó. Bộ gen của chúng cho thấy rõ chúng là động vật của Trái Đất, có họ hàng với côn trùng và giun tròn, tiến hoá ở đây qua hàng trăm triệu năm. Khả năng chịu khô là thích nghi với những mảng rêu lúc ướt lúc khô trên Trái Đất, chứ không phải để du hành giữa các vì sao.
Tự tìm gấu nước
Gấu nước có ở ngay quanh nhà, trên mảng rêu xanh bám tường, mái ngói, gốc cây. Cách tìm đơn giản, an toàn, hợp làm cùng trẻ:
- Lấy một nhúm rêu khô (rêu bám tường gạch hay mái ngói rất tốt), cho vào đĩa nhỏ.
- Đổ nước sạch (nước mưa hoặc nước đun sôi để nguội) ngập rêu, để qua đêm.
- Hôm sau, bóp nhẹ rêu cho nước chảy xuống đĩa, bỏ rêu ra.
- Soi đĩa nước dưới kính lúp soi nổi hoặc kính hiển vi đồ chơi có độ phóng đại khoảng 20–40 lần, tìm những "hạt" trắng ngà bò chậm, có tám chân.
Xong thì đổ nước và rêu trở lại chỗ cũ ngoài vườn. Đây là những sinh vật vô hại, không cần nuôi.
Góc nhìn hôm nay
Gấu nước là quái thú tí hon của khoa học: không ghê rợn, nhưng làm các nhà sinh học phải nghĩ lại thế nào là "sống". Các protein bảo vệ của chúng đang được nghiên cứu để bảo quản vắc xin, thuốc mà không cần tủ lạnh, và để hiểu cách bảo vệ tế bào trước phóng xạ.
- Đọc thêm: các bài phổ biến khoa học về tardigrade của Natural History Museum (London) và Smithsonian; bài viết của nhà nghiên cứu Thomas Boothby về protein chịu khô.
- Xem: nhiều video quay gấu nước dưới kính hiển vi được các viện nghiên cứu công bố công khai.
Câu hỏi thường gặp
Gấu nước là con gì?
Gấu nước (tardigrade) là động vật tám chân rất nhỏ, thường dài khoảng nửa milimét, sống trong rêu, địa y, đất ẩm, nước ngọt và biển. Tên gọi "gấu nước" xuất phát từ dáng đi lạch bạch khi nhìn dưới kính hiển vi.
Gấu nước có thật sự bất tử không?
Không. Ở trạng thái khô co lại, chúng chịu được nhiều điều kiện khắc nghiệt, nhưng khi đang hoạt động chúng khá mỏng manh, nhiệt độ cao kéo dài cũng giết được chúng. Chúng cũng chỉ sống vài tháng đến vài năm tính theo thời gian hoạt động.
Gấu nước sống được ngoài vũ trụ không?
Trong thí nghiệm năm 2007, gấu nước khô phơi ngoài không gian ở quỹ đạo thấp khoảng mười ngày, nhiều con sống sót chân không và bức xạ vũ trụ. Tuy nhiên chúng không hoạt động hay sinh sản ngoài vũ trụ, chỉ chịu đựng ở trạng thái ngủ.
Có thể tìm gấu nước ở đâu?
Ở rêu bám tường, mái ngói, gốc cây quanh nhà. Ngâm rêu khô trong nước một đêm, rồi soi nước dưới kính lúp soi nổi hoặc kính hiển vi khoảng 20–40 lần là có thể thấy.
Ai phát hiện ra gấu nước?
Mục sư người Đức Johann August Ephraim Goeze mô tả chúng lần đầu năm 1773. Năm 1776, nhà khoa học Ý Lazzaro Spallanzani đặt tên Tardigrada, nghĩa là "kẻ bước chậm".
