Bí quyết giúp sò điệp Nam Cực không đóng băng

Tại châu Nam Cực, các vật thể và sinh vật sống có thể đóng băng kể cả khi ở dưới nước. Đây là một vấn đề lớn đối với việc di chuyển bằng đường biển ở các vùng cực.

Cấu trúc đặc biệt của vỏ sò điệp Nam Cực giúp chúng tránh bị đóng băng. (Ảnh: MPI-P)

Loại nước siêu lạnh như vậy có nhiệt độ ngay dưới điểm đóng băng. Do hàm lượng muối cao nên dù điểm đóng băng là khoảng -1,9 độ C, nước ở châu Nam Cực lại lạnh hơn khoảng 0,05 độ C. Những xáo trộn nhỏ nhất như hạt cát hoặc mặt biển biến động cũng có thể khiến nước siêu lạnh đóng băng, đôi khi gây ra hậu quả chết chóc cho những sinh vật không thể sống sót ở trạng thái đông lạnh.

Tuy nhiên, sò điệp Nam Cực ( Adamussium colbecki ) có thể tồn tại trong môi trường này, theo nhà hóa học Konrad Meister, giáo sư tại Đại học Alaska. Trong một chuyến thám hiểm ở châu Nam Cực, Meister chú ý đến sò điệp Nam Cực với cơ chế chống đóng băng hiệu quả.

"Các thợ lặn của chúng tôi báo cáo rằng họ chưa bao giờ thấy lớp băng diện rộng hình thành trên bề mặt của loài sò điệp bản địa này" , Meister nói. Nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí Communications Biology.

Nhóm nghiên cứu quốc tế, gồm các thành viên từ Viện Nghiên cứu Polymer Max Planck (MPI-P) và Đại học Oregon, cho rằng sò điệp Nam Cực đã phát triển một cấu trúc bề mặt đặc biệt trong quá trình tiến hóa để tránh bị đóng băng. Trong khi sò điệp ở các vùng ấm hơn có bề mặt vỏ trơn nhẵn hoặc lộn xộn, loài ở Nam Cực có cấu trúc rất "quy củ".

Hình ảnh hiển vi cho thấy những gờ nhỏ phân bố theo kiểu tỏa rộng ra từ một điểm trung tâm trên vỏ của chúng. Những gờ này đảm bảo rằng nước trước tiên sẽ đóng băng ở đó. Nếu quá trình đóng băng tiếp diễn, lớp băng sẽ liên tục tích tụ và chỉ đọng lại trên các gờ. Do độ kết dính giữa băng và vỏ sò thấp, các dòng chảy yếu cũng có thể cuốn trôi lớp băng, giúp con vật không bị đông cứng.

Ngoài các nghiên cứu hiển vi, nhóm nhà khoa học cũng tiến hành thí nghiệm đóng băng với sò điệp Nam Cực và loài sò sống ở vùng ấm hơn. Họ nhận thấy lực cần thiết để loại bỏ lớp băng trên sò điệp Nam Cực nhỏ hơn nhiều so với loài còn lại.

"Thật thú vị khi quá trình tiến hóa mang lại lợi thế cho sò điệp Nam Cực. Chúng ta có thể thu được những ứng dụng công nghệ mới dựa trên thông tin về lớp vỏ không đóng băng. Ví dụ, các bề mặt không đóng băng có thể rất hữu ích với vận tải ở vùng cực" , Konrad Meister nhận định.