Trong những khu rừng Bắc Mỹ, vào mùa đông, bạn có thể bắt gặp một con ếch gỗ (Rana sylvatica) trông như đã chết: cơ thể cứng đờ, mắt đục ngầu, tim ngừng đập. Thế nhưng, điều kỳ diệu là nó không chết, mà chỉ đang chờ đợi. Loài ếch này đã tiến hóa để sử dụng một trong những chiến lược sinh tồn cực đoan nhất: tự biến mình thành “khối băng” trong nhiều tháng, rồi hồi sinh khi mùa xuân đến.
Suốt mùa đông cơ thể ếch gỗ đóng băng tưởng như đã chết, nhưng mùa xuân đến nó lại hồi sinh. (Nguồn: Getty Images)
Khác với hầu hết các loài động vật luôn tìm cách tránh bị đóng băng, ếch gỗ lại chọn cách đối diện. Nước khi kết tinh sẽ phá hủy tế bào, thường là án tử với sinh vật. Nhưng do kích thước nhỏ và môi trường sống, chúng không thể đào hang sâu hay trú dưới bùn để tránh lạnh. Vì vậy, tự nhiên buộc chúng phải chọn: hoặc thích nghi với việc bị đóng băng, hoặc tuyệt chủng. Chúng đã chọn con đường đầu tiên. Lợi ích của việc này là chúng có thể ở gần các vũng nước mùa xuân, sẵn sàng sinh sản ngay khi băng tan, giành lợi thế trước đối thủ.
Quá trình đóng băng diễn ra rất nhanh khi nhiệt độ hạ thấp. Sự hình thành băng bên ngoài tế bào kích hoạt tín hiệu thần kinh và hormone, khiến gan lập tức giải phóng lượng lớn glucose vào máu. Nồng độ đường này cao đến mức có thể gây sốc chết người nếu ở người, nhưng với ếch gỗ, nó lại là “lá chắn” bảo vệ. Glucose hoạt động như chất chống đông, hạ điểm đóng băng trong tế bào, hạn chế sự phát triển của tinh thể băng và giữ cho màng tế bào không bị phá hủy.
Một con ếch gỗ tại Bắc Mỹ. (Nguồn: Zygy, CCO, Wikimedia)
Khi cơ thể bị băng bao phủ, tim ngừng đập, phổi ngừng thở, hệ tiêu hóa và thần kinh gần như tê liệt. Về mặt sinh học, chúng ở trạng thái gần như chết. Tuy nhiên, bên trong vẫn có sự chuẩn bị tinh vi: enzyme chuyển sang cấu hình ổn định trong lạnh, bơm ion điều chỉnh để màng tế bào không sụp đổ, và hệ thống chống oxy hóa sẵn sàng hoạt động khi máu và oxy trở lại. Đây không phải là ngủ đông, mà chính xác hơn là “ngủ đông treo” – một dạng ngưng hoạt động hoàn toàn nhưng có tổ chức.
Khi mùa xuân đến, băng tan từ ngoài vào trong. Tim bắt đầu đập lại, ban đầu chậm chạp rồi nhanh dần. Glucose giảm xuống khi được đưa trở lại quá trình trao đổi chất. Tế bào tái hấp thụ nước, mô được làm ấm. Chỉ trong vài giờ, con ếch tưởng chừng đã chết có thể ngẩng đầu, co duỗi chân và tiếp tục cuộc sống bình thường. Mỗi năm, chúng lặp lại chu trình này, vượt qua điều kiện khắc nghiệt mà hầu hết động vật có vú hay chim đều không thể sống sót.
Khả năng này không chỉ gây kinh ngạc cho các nhà sinh học mà còn mở ra tiềm năng nghiên cứu trong y học, đặc biệt là lĩnh vực bảo quản nội tạng và ứng dụng cryogenics. Việc một sinh vật có thể “tạm ngừng sự sống” rồi hồi phục hoàn toàn là minh chứng cho sự kỳ diệu của tiến hóa.
