Giải đáp bí ẩn về rắn và răng nanh

Các nhà khoa học trong công cuộc tìm kiếm câu trả lời cho câu hỏi về quá trình tiến hóa răng năng của loài rắn đã tiết lộ cách mà những chiếc răng sắc nhọn chết người tiến hóa từ răng thường đồng thời cho phép loài rắn trở thành những kẻ săn mồi bất khả chiến bạn như thế nào.

Nghiên cứu cho thấy cả răng nanh phía trước và phía sau ở các loài rắn có nọc độc đều phát triển từ các mô tạo răng tách biệt ở phía sau miệng, không giống như trường hợp mọc răng của những loài rắn không có nọc hay răng của con người. Phát hiện được trình bày chi tiết trên số ra ngày 31 tháng 7 tờ Nature có thể giải thích tại sao loài rắn phát triển mạnh mẽ từ thời điểm khoảng 60 triệu năm trước, chẳng mấy chốc sau khi khủng long không có cánh tuyệt chủng.

Nhà nghiên cứu chính Freek Vonk thuộc đại học Leiden, Hà Lan, cho biết: “Hệ thống nọc rắn là một trong những hệ thống vũ khí sinh học tân tiến nhất trong thế giới tự nhiên. Không có một cấu trúc nào tiến bộ, phức tạp như răng nanh và tuyến nọc độc của một con rắn đuôi chuông”.
Con rắn sống trên cây Châu Á (Aheatulla prasina) có răng nanh phía sau. Những chiếc răng mở rộng ở trước hàm không phải răng nanh chúng được sử dụng để chộp con mồi ví dụ như những con thằn lằn nhanh nhẹn. (Ảnh: © Freek Vonk)

Răng nanh của loài rắn
Răng nanh của rắn rất nhọn, các răng mở rộng nằm dọc theo hàm trên ở cả phía trước và phía sau miệng được kết nối với tuyến nọc độc. Chỉ có các loài rắn có nọc, được coi là rắn tiến bộ, có những chiếc răng nanh như thế. Trong khi các loài rắn không có nọc như trăn lại chỉ được trang bị với hàm răng bình thường.

Đôi khi một con rắn có độc cũng có thể tặng cho con mồi một cú đớp “khô ráo”, chứ không cần phải tiết nọc độc.

Hầu hết các loài rắn có độc, trong đó có bao gồm rắn cỏ, đều có răng nanh nằm ở vị trí sau miệng. Trong khi một vài loài, bao gồm rắn chuông, hổ manh bành và rắn vipe, lại có răng nanh mọc ở hàm trên trước miệng.
Trả lời LiveScience, Vonk cho biết: “Nếu muốn ăn một con mồi cực kì nguy hiểm, ví dụ như một con chuột lớn với hàm răng sắc như dạo cạo thì việc có răng nanh ở trước miệng sẽ đem lại lợi thế nhiều hơn để con rắn có thể đớp nhanh rồi nhả ra thay vì cắn con chuột rồi giữ nó trong miệng mà nhai với nọc độc đã nhiễm vào các mô vì con chuột hoàn toàn có thể cắn lại con rắn”.
Nhà sinh vật học Freek Vonk “đối mắt” với loài rắn độc dài nhất thế giới – một con rắn cái loài mang bành chúa (Ophiophagus hannah) tại các cánh rừng mưa ở Indonesia. (Ảnh: © Freek Vonk)

Quá trình phát triển của răng nanh

Để tìm ra các hai loại răng nhanh của rắn tiến hóa như thế nào từ rắn không có răng nanh, Vonk cùng cộng sự đã tìm hiểu quá trình phát triển của răng nanh ở 96 phôi của 8 loài rắn hiện thời. Dưới đây là các tên của chúng:
Phôi thai rắn vipe hoạt động ban đêm hình thoi được 18 ngày sau khi quả trứng được đẻ ra. (Ảnh: © Freek Vonk và Michael Richardson)

Rắn không có nọc độc
• Trăn nước (Liasis mackloti)

Các loài rắn có nọc độc, nanh phía trước

• Rắn vipe Indonesia hay rắn cây Hageni (Trimeresurus hageni)

• Rắn vipe hình thoi hoạt động ban đêm (Causus rhombeatus)

• Rắn vipe Malayan (Calloselasma rhodostoma)

• Rắn hổ mang bành phun nọc Châu Á (Naja siamensis)

• Rắn San hô (Aspidelaps lubricus infuscatus)

Các loài rắn có nọc, nhanh phía sau

• Rắn ráo ((Elaphe obsolete)

• Rắn cỏ (Natrix natrix)
Con rắn mang bành phun nọc độc Châu Á (ảnh trên) có răng nanh cố định khá nhỏ nằm phía trước miệng, trong khi con rắn vipe sống trên cây Hageni (ảnh dưới) lại sở hữu bộ năng nhanh dài và di động ở phía trước hàm trên. (Ảnh: Freek Vonk và Michael Richardson)

Phân tích của nhóm cho thấy răng nanh phía trước và phía sau hình thành từ các mô tạo răng tách biệt ở phía sau của hàm trên. Với tất cả các loài rắn có độc nanh phía trước, nhanh trước di chuyển về phía trước trong quá trình phát triển phôi nhờ sự phát triển nhanh chóng của hàm trên của phôi. Còn răng nanh phía sau vẫn giữ nguyên tại nơi chúng hình thành.

Quá trình này không giống quá trình phát triển răng ở người và các loài rắn không độc, ví dụ như trăn. Khi ở giai đoạn phôi, tất cả răng của con người ở hàm trên nhú lên từ một mô tạo răng trong khi tất cả các răng hàm dưới phát triển từ mô tạo răng khác.

Vonk cho biết: “Phần phía sau của mô tạo răng tiến hóa trong mối quan hệ gần gũi với tuyết nọc, từ đó hình thành nên mối quan hệ phức tạp giữa rănh nanh và nọc độc. Hai mô tạo răng không kết hợp đã tạo điều kiện cho điều này xảy ra do phần phía sau của mô tạo răng không bị phần phía trước hạn chế nữa”.



Freek Vonk và con rắn mang bành Indonesia (Naja sputatrix). Nó có thể phun nọc độc qua những chiếc răng nanh biến đổi thẳng vào mắt của kẻ có ý định tấn công nó. (Ảnh: © Freek Vonk)
Loài rắn phi thường

Theo Vonk, chính sự phát triển độc lập của mô phía sau giữ một vai trò quan trọng đối với khả năng hình thành nên 3.000 loài rắn trên toàn thế giới ngày nay.

David Kizirian – nhà nghiên cứu bò sát tại Bảo tàng lịch sử tự nhiên Hoa Kỳ tại New York không tham gia vào nghiên cứu – cho biết: “Nghiên cứu làm sáng tỏ một trong những câu hỏi hóc búa trong ngành nghiên cứu bò sát: tính đa dạng về các loại răng nanh của loài rắn tiến hóa như thế nào?”

Nghiên cứu được Tổ chức nghiên cứu khoa học Hà Lan, Chính phủ Hà Lan, Quỹ công nghệ Hà Lan, Quỹ Curatoren, Quỹ LUSTRA, Hội đồng nghiên cứu Australia, Viện khoa học Australia, Đại học Whitman và Quỹ đại học Leiden tài trợ