Bạch tuộc là một trong những sinh vật xa lạ nhất trên thế giới, có nhiều sự khác biệt về sinh lý giữa chúng với các động vật mà ta vẫn biết. Giống như gián và mực, thần kinh của bạch tuộc được điều khiển bởi nhiều bộ não riêng biệt – 9 là số lượng bộ não của loài bạch tuộc. Và rất nhiều kỹ năng thao túng của chúng đến từ thực tế là chúng có thể sử dụng những bộ não đó để điều khiển 8 xúc tu khác nhau.
Khám phá: Bạch tuột có bao nhiêu não bộ?
Nhưng hệ thống tuần hoàn của chúng cũng không bình thường. Bạch tuộc có nhiều trái tim, và sự thật đó có thể tiết lộ bí mật về lịch sử tiến hóa của chúng đồng thời cung cấp cho chúng ta hiểu biết về cách chúng điều khiển môi trường sống. Dưới đây là tất cả những sự thật bạn cần biết về trái tim của bạch tuộc.
Cách thức hoạt động của trái tim bạch tuộc
Không phải con vật nào cũng có trái tim. Hải quỳ và sao biển đều không có cơ quan chuyên dụng để bơm máu – nhưng thực tế là sứa biển là loài động vật lớn nhất không có tim là dấu hiệu cho thấy sự cần thiết của tim đối với những loài động vật có cấu tạo sinh lý phức tạp vượt quá một mức độ nhất định.
Khám phá thêm về thế giới động vật: Những sự thật thú vị về loài sứa.
Khái niệm về hệ thống tuần hoàn được điều khiển bởi một máy bơm tập trung có thể cung cấp máu đi khắp cơ thể lần đầu tiên xuất hiện cách đây khoảng 600 triệu năm, và kể từ đó nó đã trở thành yếu tố cơ bản của hầu hết mọi đời sống động vật. Bất kể bạn đang thảo luận về đại bàng hói, ếch cây hay ong vò vẽ, chức năng là như nhau – cung cấp chất dinh dưỡng và oxy để nuôi dưỡng các mô của cơ thể và loại bỏ bất kỳ chất thải nào trong tuần hoàn.
Hầu hết các loài động vật đều có một trái tim duy nhất, nhưng ngay cả những trái tim đó cũng có thể khác nhau đáng kể về thiết kế và chức năng. Loài ong vò vẽ nói trên có hệ tuần hoàn hở với tim chạy dọc theo chiều dài cơ thể và chỉ đơn giản là đổ máu đến các cơ quan. Chiếc cổ cực kỳ dài của hươu cao cổ châu Phi đòi hỏi những con ngựa này phải sở hữu trái tim cực kỳ mạnh mẽ với thành tim dày có khả năng bơm máu hiệu quả đến não của chúng. Loài động vật có vú trên cạn nhanh nhất thế giới – báo gêpa – cũng có một trái tim cực kỳ nhanh nhẹn và một con có khả năng tăng tốc đặc biệt. Các dữ kiện khoa học chỉ ra rằng nó có thể tăng gấp đôi nhịp tim khi nghỉ ngơi lên khoảng 120 BPM trong vài giây.
Thử thách thêm về kiến thức của bạn: Những câu đố về hươu cao cổ.
Tại sao một số động vật có nhiều trái tim
Việc truy tìm ngược một cây tiến hóa có thể khó khăn. Các động vật trong cây gia đình đôi khi sẽ mất đi những đặc điểm chung xác định các đặc điểm cho nhóm của chúng – như trường hợp cá heo bị mất chân và sống như động vật có vú sống dưới nước. Nhưng sự thật của vấn đề là không có loài động vật có vú, bò sát, lưỡng cư, hoặc chim có nhiều trái tim được biết đến. Điều đó cho thấy rằng sự phát triển của nhiều hơn một máy bơm tim đã xảy ra trong quá trình phát triển cây tiến hóa.
Nó cũng gợi ý rằng những trái tim bổ sung này được phát triển vì nhu cầu tồn tại trong môi trường khắc nghiệt hoặc ngoài hành tinh, nếu không nó sẽ có khả năng tái phát ở nhiều nơi hơn. Có thể hiểu, hầu hết các loài động vật có nhiều trái tim trông khá xa lạ với con người.
Một trong những sinh vật nguyên thủy và phổ biến nhất với nhiều trái tim là giun đất. 5 trái tim của loài giun này là nguyên mẫu của một trái tim hơn là trái tim thật, vì về cơ bản chúng chỉ là những mạch máu chuyên biệt. Dựa trên các dữ kiện đã biết, có một lập luận được đưa ra rằng gián có 13 trái tim – mặc dù một số nhà khoa học cho rằng thay vào đó nó sở hữu một trái tim với 13 ngăn. Đối với cá hagfish, chất lượng nước kém mà chúng sống đòi hỏi một hệ thống tuần hoàn có khả năng lọc và kết quả là một loạt bốn quả tim có thể tiếp tục hoạt động trong một ngày rưỡi mà không cần oxy. Cả mực nang và mực ống sở hữu ba trái tim, một quá trình tiến hóa mà chúng cũng thích nghi để khắc phục những khó khăn độc đáo của hệ sinh thái dưới nước mà chúng sinh sống.
Một con bạch tuộc có bao nhiêu trái tim?
Trên thực tế, hệ thống tuần hoàn của mực và mực nang có chức năng giống như bạch tuộc – một tiết lộ cho thấy chúng đều có quan hệ họ hàng với nhau cùng lớp Cephalopoda. Về mặt chức năng, cephalopods có cấu tạo giải phẫu giống nhau để tồn tại trong những môi trường tương tự với nhau. Cephalopoda thực sự có nghĩa là “chân đầu”, và tất cả chúng đều bao gồm một cái đầu đóng vai trò là điểm neo cho tám cánh tay trở lên và một bàn chân giúp chúng định hướng trong nước. Số lượng và tính chất của những cánh tay này có thể thay đổi tùy theo loài động vật, nhưng loài bạch tuộc đặc biệt phát triển tốt. 8 xúc tu của chúng rất nhạy cảm và có khả năng vận động cực kỳ tốt, và bạch tuộc đã phát triển 9 bộ não.
Tương tự, bạch tuộc và các loài động vật chân đầu khác đã phát triển 3 trái tim. Cả 3 trái tim này đều nằm trong đầu của con vật, với hệ thống tim đóng vai trò là máy bơm tuần hoàn chính và 2 tim phế quản hỗ trợ. Về mặt chức năng, điều này không khác với cách hoạt động của trái tim ở các sinh vật khác, mặc dù nó có chia nhỏ các nhiệm vụ. 2 trái tim phế quản lấy máu tinh khiết giàu oxy và bơm nó qua mang của bạch tuộc để oxy và chất dinh dưỡng có thể được phân phối đến khắp các mô ở xa trong cơ thể. Khi máu này kết thúc chu kỳ của nó, nó sẽ trở lại tim có hệ thống, nơi nó sẽ được điều áp và gửi trở lại trong suốt chu kỳ.
Kích thước và khối lượng của các bộ phận của bạch tuộc giúp giải thích một phần lý do tại sao những loài động vật chân đầu này có thể cần một hệ thống tuần hoàn chuyên biệt như vậy, nhưng lượng năng lượng cao cần thiết để giữ cho chín bộ não riêng biệt được cung cấp oxy cũng có thể là một yếu tố góp phần nghiêm trọng. Nautilus là loài cephalopod duy nhất không có 3 trái tim, và về mặt sinh lý, chúng ít phức tạp hơn và ít vận động hơn đáng kể so với cả mực và bạch tuộc. Nhưng chỉ vì thiết kế 3 máy bơm độc đáo này được phát triển dựa trên sự cần thiết của quá trình tiến hóa không có nghĩa là nó hoàn toàn hiệu quả. Bạch tuộc có 2 phương thức di chuyển chính – bò dọc theo bề mặt đáy biển và sử dụng các xúc tu và dòng điện của chúng để đẩy mình về phía trước. Octopi chủ yếu dựa vào phương thức điều hướng trước đây vì tim có hệ thống của chúng thực sự ngừng hoạt động trong quá trình này.
Tại sao máu bạch tuộc có máu xanh?
Bí ẩn đằng sau dòng máu xanh của bạch tuộc thực sự rất quan trọng để hiểu được nhu cầu về ba trái tim của chúng. Máu của con người có màu đỏ khi ra khỏi cơ thể vì sự hiện diện của một loại protein dựa trên sắt được gọi là hemoglobin. Bạch tuộc thay vào đó sử dụng một loại protein có nguồn gốc từ đồng được gọi là hemocyanin. Hemocyanin nặng hơn trong 2 loại, và cấu trúc hóa học độc đáo của nó đảm bảo rằng máu của chúng có màu xanh lam khi đổ ra ngoài.
Bạch tuộc đã được chứng minh là rất hiệu quả trong việc sử dụng tất cả lượng oxy mà tim chúng bơm qua cơ thể, nhưng đó có thể không phải là dấu hiệu cho thấy chúng có hệ thống tuần hoàn hiệu quả và nhiều hơn là kết quả của sự cần thiết. Hemocyanin chỉ có hiệu quả bằng 1/4 so với hemoglobin trong việc vận chuyển oxy, do đó cần 3 trái tim riêng biệt với 2 trái tim chuyên dụng để lưu thông và một trái tim để xử lý.
Các nghiên cứu về một loài bạch tuộc xuất hiện ở Nam Cực băng giá có thể làm sáng tỏ lý do tại sao những loài động vật này lại phát triển một loại protein dường như không hiệu quả như vậy trong thành phần máu của chúng. Loài này – Pareledone charcoti – hiển thị nồng độ hemocyanin trong máu cao hơn đáng kể: nhiều hơn khoảng 40% so với bất kỳ loài bạch tuộc nào khác được quan sát. Điều này dường như không phải là ngẫu nhiên.
Các nhà nghiên cứu tin rằng sự thay đổi sinh lý này nhằm giúp những con bạch tuộc này thích nghi với điều kiện lạnh hơn, nơi tốc độ trao đổi oxy kém hiệu quả hơn nhiều. Đồng thời, những con bạch tuộc này vẫn có thể điều chỉnh và thậm chí vượt quá hiệu quả tuần hoàn của chúng khi chúng được đặt trong vùng nước ấm hơn.
Hơn 300 loài bạch tuộc tồn tại trên hành tinh và chúng đã tìm cách tạo ra một vị trí thích hợp trong thực tế mọi vùng nước mặn lớn. Khả năng thích nghi cao của bạch tuộc đã cho phép nó tồn tại trong môi trường và nhiệt độ khắc nghiệt, và trái tim kém hiệu quả một cách kỳ lạ của chúng có thể cảm ơn vì điều đó. Nó thậm chí có thể giúp bạch tuộc chống chọi tốt hơn với sự thay đổi khí hậu sắp tới.
Khám phá thêm: Những loài động vật lớn nhất thế giới.
