Khám phá mới về khả năng quan sát của dơi

Mắt của loài dơi đêm có hai loại tế bào hình nón để quan sát ánh sáng ban ngày và phân biệt màu sắc. Các nhà khoa học tại Viện nghiên cứu não Max Planck, Frankfurt và đại học Oldenburg đã phát hiện các tế bào nón và sắc tố thị giác ở hai loài dơi ăn phấn hoa. Với kỹ thuật ghi điện đồ võng mạc, họ thấy khả năng cảm nhận tia cực tím tăng lên trong các điều kiện ánh sáng kích thích tế bào nón.

Các nhà nghiên cứu kết luận rằng mắt dơi có cấu tạo thích ứng cho cả việc nhìn trong ánh sáng ban ngày cũng như trong điều kiện tia cực tím. Nón mắt nhạy cảm với tia UV mang lại nhiều lợi ích cho dơi, bao gồm tăng cường khả năng định hướng bằng thị giác khi chạng vạng, tránh kẻ thù ăn thịt, và phát hiện những bông hoa phản chiếu tia UV (đối với cacs loài dơi kiếm ăn trên mật hoa).

Dơi là loài động vật có vú thuộc bộ Dơi (Chiroptera). Bộ này lại chia ra làm hai phân bộ: dơi lớn (Megachiroptera) và dơi nhỏ (Microchiroptera). Dơi nhỏ (ảnh 1 và 2) có mắt nhỏ và vùng trung tâm thị giác trong não phát triển hơn dơi lớn. Ở loài dơi, thị giác đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện con mồi và tránh kẻ thù khi kiếm ăn hay nghỉ ngơi. Ngoài ra, dơi luôn tiếp xúc với ánh sáng bao quanh ở các mức độ khác nhau trong suốt cả một ngày, tùy thuộc vào điều kiện chỗ ngủ của chúng.

Võng mạc mắt ở các loài động vật có vú có tế bào cảm thụ ánh sáng hình que để tiếp nhận ánh sáng ban đêm, và tế bào cảm thụ ánh sáng hình nón để tiếp nhận ánh sáng ban ngày và quan sát màu sắc.

Mắt ở phân bộ Dơi nhỏ rất nhỏ và võng mạc chứa các tế bào hình que. Điều này tạo động lực khiến Brigitte Müller cùng các đồng nghiệp tại Viện nghiên cứu não Max Planck ở Frankfurt/Main tiến hành nghiên cứu các tế bào nhận kích thích ánh sáng ở loài dơi ăn phấn hoa bằng phương pháp phân tích sinh học mô và phân tử, với sự trợ giúp từ nhóm của Josef Ammermüller trong kỹ thuật ghi điện đồ võng mạc.

Để xác định các dạng tế bào nhận kích thích ánh sáng khác nhau, nhóm nghiên cứu đã nhuộm màu võng mạc hai loài dơi nhỏ bằng các kháng thể opsin. Đúng như dự đoán, cả hai loài có mật độ tế bào hình que rất dày, đặc trưng cho khả năng nhìn ban đêm. Thêm vào đó, chúng cũng có cả các tế bào hình nón với tỉ lệ 2 tới 4%.

“Tỉ lệ tế bào hình nón như vậy là khá nhỏ, nhưng qua nghiên cứu các loài động vật có vú sống về đêm khác như chuột chẳng hạn, chúng tôi biết rằng tỉ lệ này cho phép nhìn được trong ánh sáng ban ngày,” Brigitte Müller, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết. Đối với hai loài dơi ăn phấn hoa, Glossophaga soricina và Carollia perspicillata (sống chủ yếu ở Trung và Nam Mỹ), opsin được đánh dấu đã cho thấy hai loại tế bào nón quang phổ đặc trưng của động vật có vú, tế bào nón dạng L và tế bào nón dạng S (hình 3).

Rơi Carollia perspicillata đang bay. Các nhà nghiên cứu đã kết luận rằng mắt dơi có cấu tạo thích ứng cho cả việc nhìn ánh sáng ban ngày cũng như trong điều kiện tia cực tím. (Ảnh: Cornelia Hagemann, đại học Goethe, Frankfurt/M, Đức)

Một vài năm trước,khi nghiên cứu về loài dơi ăn phấn hoa Glossophaga soricina trong điều kiện bóng tối, các nhà khoa học không tìm thấy bằng chứng nào về khả năng phân biệt màu sắc, nhưng lại phát hiện khả năng cảm nhận tia cực tím. Họ kết luận rằng đó là sản phẩm của các opsin hình que, và rằng dơi G. soricina thiếu các tế bào nón cảm nhận bước sóng ngắn riêng biệt. Các nghiên cứu phân tử mới đây đã tìm thấy các gen opsin nón ở các loài dơi khác nhau nhưng chưa có bằng chứng về sự tồn tại của chúng trong các tế bào võng mạc.

Xem xét tất cả các kết quả trên, Müller cùng đồng nghiệp đi tới kết luận rằng khả năng cảm nhận ánh sáng tia cực tím của võng mạc ở cả hai loài nghiên cứu xuất phát từ tỉ lệ tế bào hình que thể hiện opsin S. Các phép đo hệ số truyền của giác mạc và thủy tinh thể ở hai loài G. soricina và C. perspicillata cho thấy ánh sáng tia cực tím (với bước sóng vào khoảng 350 nanomet) thực tế đến được võng mạc trong mắt dơi.

“Các kết quả nghiên cứu của chúng tôi cho thấy khả năng cảm nhận ánh sáng tia cực tím do tế bào hình nón tạo nên ở loài dơi phyllostomid (dơi mũi lá),” Brigitte Müller nói. “Hơn nữa, với hai dạng tế bào hình nón, dơi có điều kiện phân biệt 2 pha màu – đây là đặc tính chung ở nhiều loài động vật có vú. Việc sử dụng tế bào hình nón cùng với tế bào hình que trong quan sát giúp cải thiện khả năng tiếp nhận thông tin thị giác của loài này.”

Đối với dơi, thị giác rất quan trọng trong cả lúc kiếm ăn và nghỉ ngơi, cũng như trong việc trốn tránh kẻ thù. Khả năng quan sát ở điều kiện ánh sáng yếu (khi các mức sáng kích thích đồng thời cả tế bào hình que và tế bào hình nón) thường được phát huy lúc sáng tinh mơ, khi chạng vạng tối hoặc trong đêm sáng trăng. Đối với cả hai loài dơi trong nghiên cứu này, khả năng cảm nhận tia cực tím làm tăng mức thành công trong khi kiếm mồi, do rất nhiều loài hoa là thức ăn của dơi phản chiếu tia cực tím.

Tham khảo
Müller B, Glösmann M, Peichl L, Knop GC, Hagemann C, et al. Bat Eyes Have Ultraviolet-Sensitive Cone Photoreceptors. PLoS ONE, 4(7): e6390. DOI: 10.1371/journal.pone.0006390