Hải cẩu duy trì lượng oxy khi lặn như thế nào?

Các nhà khoa học đã phát hiện ra là các hải cẩu run lên vì lạnh khi tiếp xúc với không khí lạnh nhưng lại không cảm thấy như vậy khi lặn trong dòng nước băng giá. Và họ tin rằng điều này đã cho phép hải cẩu khi lặn dưới nước duy trì được lượng oxi và giảm thiểu các tổn thương về não có thể xảy ra khi lặn lâu.

Các nhà khoa học đã trình bày nghiên cứu này tại hội nghị của Hiệp Hội Sinh Lý Học Mỹ với chủ đề "Sinh lý học tương đối 2006: Hòa nhập với sự đa dạng" ở bãi biển Virginia từ ngày 8 đến ngày 11 tháng 10. Đó là các nhà khoa học: Arnoldus Schytte Blix, Petter H. Kvadsheim và Lars P. Folkow đến từ trường đại học Tromsø, nằm trên vùng cực bắc Tromsø, Thụy Điển.

Nghiên cứu đã cung cấp một hiểu biết sâu sắc về cách mà hải cẩu cho phép cơ thể chúng trở nên mát lạnh (bị giảm nhiệt) trong khi lặn mà có thể là để chúng đối phó tốt hơn với tình trạng thiếu oxy (sự giảm oxy huyết). Việc nghiên cứu tình trạng giảm nhiệt và giảm oxy huyết rất quan trọng vì đó là những vấn đề có ảnh hưởng đến con người trong rất nhiều trường hợp.

Chẳng hạn như, nhà khoa học Folkows giải thích, người ta hay yêu cầu bác sĩ chữa trị cho những người bị giảm nhiệt một cách đột ngột, ví dụ như vì bị ngã xuống đại dương hay vì bị lạc đường trong mùa đông. Thêm vào đó, hàng năm có tới vài trăm ngàn người bị chết hoặc bị chấn thương mà không thể hồi phục được sau khi tim bị ngừng đập tạm thời, bị đột ngụy hay rối loạn hô hấp, những trường hợp làm cho lượng oxy ko đủ để cung cấp cho não.

Nhà khoa học Folkow sẽ trình bày nghiên cứu thứ hai về tình trạng giảm oxy huyết trên một số loài chim khi chúng lặn tại hội nghị nói trên. Nghiên cứu có tên "Khả năng chịu được tình trạng thiếu oxi trong não ở chim và ở các động vật hữu nhũ khi lặn" nghiên cứu xem làm thế nào mà hải cẩu và chim khi lặn duy trì được chức năng của tế bào não khi cơ thể phải đối mặt với tình trạng thiếu oxy. Nghiên cứu được thực hiện bởi nhà khoa học Folkow, Stian Ludvigsen và Blix thuộc trường đại học Tromsø cùng với nhà khoa học Jan-Marino Ramirez thuộc trường đại học Chicago.

Run vì lạnh là một phản xạ không điều kiện, khi đó các co bóp cơ bắp làm cho cơ thể ấm lên. Động vật hữu nhũ và chim được "lập trình" một cách sinh lý học là sẽ run lên khi nhiệt độ cơ thể giảm xuống dưới một "mức định sẵn" nhất định.

Nghiên cứu phát hiện ra rằng, khi hít thở không khí, hải cẩu cũng run lên vì lạnh giống như các động vật khác. Nhưng khi chúng lặn xuống nước trong dòng nước băng giá thì phản xạ run này bị "tắt đi".

Nhà khoa học Folkow cho biết, bằng cách "tắt" phản xạ run vì lạnh, hải cẩu cho phép nhiệt độ cơ thể nó hạ xuống để đạt được các ích lợi của tình trạng giảm nhiệt đó là sự trao đổi chất thấp và nhu cầu oxy giảm. Và nhờ vậy, thời gian lặn của chúng được kéo dài hơn.

Cuộc thử nghiệm diễn ra trong một bể nước, nơi các chú hải cẩu thực hiện rất nhiều cuộc lặn trong dòng nước lạnh từ 2-3° C. Các nhà khoa học ghi lại quá trình run, nhịp tim, nhiệt độ của não và nhiệt độ trực tràng của hải cẩu khi chúng trên bờ và khi chúng đang lặn.

Kết quả ghi nhận cho thấy, khi ở trên bờ các chú hải cẩu run vì lạnh nhưng khi lặn dưới nước thì chúng ngừng hẳn hoặc gần như ngưng hẳn việc run lên mặc dù cơ thể chúng vẫn còn cảm thấy lạnh. Khi chúng lặn, nhịp tim, nhiệt độ não và nhiệt độ trực tràng giảm xuống nhưng khi chúng trở lên bờ, chúng lại gần như ngay lập tức run lên vì lạnh.

Ông Folkow cho biết, hải cẩu có khả năng tích trữ đáng kể lượng oxy trong máu và trong cơ - gấp 4 lần so với con người – và quá trình không run vì lạnh sẽ duy trì được luợng oxy cần thiết cho cơ và máu. Bằng cách để nhiệt độ của cơ thể giảm xuống, chúng làm cho quá trình trao đổi chất diễn ra chậm lại và nhu cầu oxy giảm xuống. Thêm vào đó, vì bản thân quá trình run vì lạnh đòi hỏi phải có oxy cung cấp nên quá trình không run khi lặn sẽ là một quá trình ích lợi giúp duy trì lượng oxy.

Các nhà khoa học còn phát hiện ra là, ngoài việc làm chậm quá trình trao đổi chất và nhìn chung làm giảm nhu cầu đòi hỏi oxy, não của hải cẩu còn có thể chịu lạnh khoảng 3° C trong khi đang lặn. Nhà khoa học Folwok giải thích, não càng lạnh thì đòi hỏi càng ít năng lượng và oxy và vì thế làm giảm nguy cơ bị tổn thương khi bị giảm oxy huyết.

Tuy vậy, hải cẩu có sự thích ứng sinh lý này chỉ trong trường hợp cần thiết mà thôi. Nghiên cứu đã phát hiện ra rằng hải cẩu có thể lặn hơn 1.000 met và hơn một giờ đồng hồ. Tuy nhiên, thời gian chúng lặn thường ngắn hơn so với khả năng tối đa của chúng, và chỉ thi thoảng chúng mới thực hiện các cuộc lặn lâu. Bằng cách giới hạn thời gian lặn, hải cẩu duy trì được quá trình trao đổi chất cần oxy, phòng tránh được sự tích lũy lactate xảy ra khi cơ thể đối mặt với tình trạng không đủ lượng oxy và chúng chỉ cần một ít thời gian để lấy lại được sức. Ông Folkow còn cho biết hải cẩu thường xuyên dùng 80-90% thời gian của mình để lặn dưới nước.

Hải cẩu hoang dã thi thoảng lặn rất lâu đến nỗi chúng sử dụng gần như hết tất cả lượng oxy chúng có, nhưng chúng lấy lại sức rất nhanh nhờ vào cơ chế thích ứng đặc biệt này. Nhưng con người thì không thể chịu được mức oxy gần như là quá thấp mà hải cẩu có thể chịu được.

Ông Folkow nói: “Bằng cách nào đó hải cẩu có thể chịu được tình trạng giảm oxy huyết tốt hơn chúng ta nhưng chúng ta lại không biết vì sao”.

Ông nói thêm rằng, nghiên cứu cách mà hải cẩu đối phó với tình trạng thiếu oxy có thể một ngày nào đó giúp chúng ta biết được cách chữa trị cho những người mắc bệnh giảm oxy huyết trầm trọng mặc dù các kỹ thuật đó có thể còn rất lâu mới thực hiện được trong tương lai.