Những người mẹ giống đực: Chất thải perchlorate đực hóa loài cá

Được biết đến một cách rộng rãi như một hợp phần của nhiên liệu tên lửa, perchlorate là chất thải thường thấy trong đất và nước. Trong rất nhiều nghiên cứu, nó làm rối loạn nồng độ của hormone tuyến giáp, gây ảnh hưởng đến quá trình phát triển của chiều cao và hệ thần kinh. Tuy nhiên những nghiên cứu mới đây đã chỉ ra rằng perchlorate cũng có thể làm rối loạn tới quá trình hình thành giới tính.

Một số biến đổi đã quan sát được khiến các nhà khoa học bất ngờ vì có sự sai khác ban đầu về giới tính của loài cá: chúng mang giống cái thay vì phải là giống đực. Một số con cái lại có biểu hiện giống như con đực và sản sinh ra tinh trùng.

Richard R. Bernhardt thuộc trường Đại học Alaska ở Anchorage và những cộng sự của mình đã tập trung nghiên cứu về các loài cá ba gai (threespine sticklebacks), một loài sinh vật nhỏ ở biển. Trong ba tuần, các nhà khoa học đã tiến hành nuôi những con đã trưởng thành bắt được từ tự nhiên trong môi trường nước sạch hoặc trong nước đã được thêm 30, 60 hoặc 100 ppm perchlorate. Trong thời kì này các con trưởng thành đã đẻ trứng.

Các con non thu được từ mỗi nhóm sau đó được nuôi đến lúc trưởng thành trong các môi trường nước tương ứng. Đến tuổi sinh sản, ở mỗi nhóm được nuôi trong môi trường thêm perchlorate có 10 con hiển nhiên là đực đã thể hiện bản năng của chúng. Mỗi ngày một lần, các con đực này tiếp nhận một "chuyến viếng thăm" kéo dài khoảng 10 phút từ mỗi con cái đang mang trứng trong cùng nhóm.

AI SẴN SÀNG? Lớp da sáng màu của một con cá gai đực bị bắt từ tự nhiên (ảnh trái) cho thấy chúng đã sẵn sàng để thụ tinh. Đứa con bị nhiễm độc perchlorate (ảnh phải) chỉ còn lại lớp da màu nâu xám và không hứng thú trong việc kết giao. (C. Furin và Bernhardt thuộc Đại học Alaska)

Dấu hiệu đầu tiên của sự sai khác này là: Trong số những con cá bị nhiễm perchlorate, rất nhiều con giống đực bị thiếu hụt các sắc tố xanh và đỏ, dấu hiệu thể hiện sự sẵn sàng để được thụ tinh. Đa số các con cá này không thể hiện những hành vi sinh dục bình thường, như việc xây tổ, và nhiều con thì làm ngơ trước những con cái. Trong khi đó, tại nhóm được nuôi trong môi trường nước sạch, có 80% con đực đã tiến hành thụ tinh cho trứng. Khi hàm lượng perchlorate tăng từ 30 tới 100 ppm (parts per million), tỉ lệ thụ tinh thành công giảm từ 50% xuống còn 0%.

Cuối cùng, bụng của những con đực này trở nên căng phồng với những quả trứng. Điều này chứng tỏ đây là những con cá lưỡng tính, có cả khả năng sinh trứng và tinh trùng.

Sự ô nhiễm perchlorate đã khiến các con đực phát triển không bình thường qua các thí nghiệm lâu dài.

Tháng riêng vừa qua, Hiệp hội bảo vệ môi trường (Environmental Protection Agency) đã cho rằng nồng độ giới hạn của perchlorate trong cơ thể các loài sinh vật sống dưới nước là 24,5 ppb (parts per billion). Trong khi các nồng độ được sử dụng trong nghiên cứu này gấp ít nhất là 1000 lần so với giới hạn đó.

Tuy nhiên, những liều lượng này mới chỉ là liều lượng phát sinh một cách tự nhiên, đó là ý kiến phản bác của chuyên gia nghiên cứu về các chất độc trong môi trường nước Bernhardt và các cộng sự của mình thuộc viện Hóa học và chất độc môi trường August. Họ cho rằng các nồng độ trong các thí nghiệm là giống hoặc gần bằng với nồng độ đo được tại một số khu vực bị ô nhiễm ở Mĩ.

 “Sự bất ngờ lớn” chính là perchlorate có khả năng sản sinh ra những cá thể lưỡng tính trong rất nhiều thí nghiệm, đó là nhận định của nhà nghiên cứu chất độc sinh thái Gerald T. Ankley thuộc EPA's Mid-Continent Ecology Division ở Duluth, Minn. Rõ ràng, đó “không phải là điều mà bạn có thể đoán trước theo những suy nghĩ trước đây về cách thức tác động của perchlorate,” ông nói thêm.

Tất cả những sự thay đổi đã quan sát được chứng tỏ rằng perchlorate “đóng vai trò như một kích thích tố nam” hay hormone giới tính nam, nhà nghiên cứu sinh lý học các loài cá Ann Cheek thuộc Trung tâm Khoa học sức khỏe Texas ở Houston, nhận xét. Để khẳng định điều này cần tiến hành việc phân tích tế bào và mô tuyến giáp của các con cá thí nghiệm.

Nhà khoa học Christopher W. Theodorakis thuộc Đại học Nam Illinois ở Edwardsville cho rằng sự đực hóa “thú vị” này có thể mở ra một quan điểm mới về các hormone tuyến giáp – hormone đóng vai trò duy trì nòi giống.

“Bài báo này cho chúng ta thấy nhiều điều hơn về perchlorate – và những tác động của chúng tới tuyến giáp – so với những gì mà chúng ta đã biết”, R. Thomas Zoeller – nhà nghiên cứu nội tiết tuyến giáp tại Đại học Massachusetts ở Amherst – tán đồng. Đó “có thể là một vấn đề thú vị cần phải suy nghĩ”, ông nói.

Lê Phạm Thành
Email: [email protected]
(Dịch từ Science News, số ngày 12/08/2006, Vol. 170, No. 7 , p. 99)