Nghiên cứu được công bố trực tuyến vào ngày 8-3 trên tạp chí Current Biology.
Theo các phát hiện trước đây, hầu hết các trường hợp tái sinh của động vật chỉ là thay thế các bộ phận cơ thể như chân, đuôi bị hỏng hoặc bị mất, bằng một bộ phận thay thế giống hệt. Nhưng những con sên biển, thuộc nhóm sacoglossans, có thể đưa việc tái sinh lên cấp độ tiếp theo bằng cách mọc lại một cơ thể hoàn toàn mới từ chiếc đầu, và chúng có thể tách ra khỏi cơ thể ban đầu một cách có chủ đích.
Kỳ lạ nữa là đầu của loài sên có thể tồn tại một cách tự chủ trong nhiều tuần một phần nhờ vào khả năng quang hợp bất thường giống như thực vật mà chúng có được từ thức ăn của chúng là tảo. Và hơn thế, cơ thể bị tách khỏi đầu cũng có thể tiếp tục sống trong nhiều ngày hoặc thậm chí nhiều tháng.
Nghiên cứu sinh tiến sĩ Sayaka Mitoh, Đại học Nữ sinh Nara ở Nhật Bản, tác giả chính cho biết: "Chúng tôi tin rằng đây là hình thức tách đầu và tái sinh khắc nghiệt nhất trong tự nhiên".
Các cuộc điều tra sâu hơn cho thấy một loài sên biển sacoglossan khác (Elysia atroviridis) cũng trải qua kiểu tái sinh này và một số cá thể nhất định có thể làm điều này nhiều hơn một lần.
Làm thế nào để phát triển một cơ thể hoàn toàn mới?
Nghiên cứu sinh Mitoh lần đầu tiên tình cờ bắt gặp hành vi kỳ lạ này khi cô phát hiện phần đầu tách rời của một con sên biển sacoglossan (Elysia cf. marginata) đang xoay quanh cơ thể tách rời của nó trong một bể chứa tại Phòng thí nghiệm Yusa thuộc Đại học Nữ sinh Nara vào năm 2018.
Cô Mitoh kể lại: “Một ngày nọ, tôi nhìn thấy một cá thể Elysia cf. marginata với đầu và cơ thể của nó bị tách rời. Tôi đã nghĩ rằng con sên tội nghiệp sẽ chết sớm".
Nhưng thay vì chết, vết thương ở phía sau đầu của con sên nhanh chóng lành lại và được thay thế bằng sự khởi đầu của một cơ thể hoàn toàn mới.
"Một vài ngày sau, đầu của sên bắt đầu tái tạo cơ thể và tôi có thể nhìn thấy tim nó đập. Thật không thể tin được", Mitoh nói.
Sau khoảng ba tuần, con sên biển đã hoàn thành tình trạng hoán đổi cơ thể và thay thế 80% cơ thể mà nó đã mất ban đầu.
Cơ thể hoàn toàn mới của con sên là một bản sao hoàn hảo của bản gốc, mà các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng nó cũng hoạt động khá tốt.
Cô Mitoh nói: “Cơ thể cũ tiếp tục di chuyển và sống trong nhiều ngày đến vài tháng”.
"Bạn có thể thấy trái tim đang đập bên trong chúng", cô nói thêm. Tuy nhiên, những cơ thể bị tách rời này dường như không có khả năng tự mọc đầu mới.
Trong quá trình thử nghiệm, các nghiên cứu sinh đã cắt đầu 16 con sên biển. Sáu trong số các sinh vật bắt đầu tái sinh, với ba sinh vật thành công và sống sót. Một trong ba con thậm chí đã mất đi và phục hồi cơ thể hai lần.
Tìm nguyên nhân giúp sên biển tái sinh
Hiện vẫn chưa rõ chính xác cách loài sên tái tạo cơ thể từ đầu trở xuống, nhưng các nhà nghiên cứu nghi ngờ tế bào gốc - tế bào chưa biệt hóa đặc biệt có khả năng biến thành bất kỳ loại tế bào nào - đóng một vai trò quan trọng.
Cô Mitoh nói: “Chúng tôi nghĩ rằng một số tế bào gốc đa năng có thể tham gia vào quá trình tái sinh”. Trong tương lai, cô và nhóm của mình hy vọng sẽ "khám phá sâu hơn các cơ chế gây ra hiện tượng này ở cấp độ mô và tế bào".
Các nhà khoa học cũng không chắc chắn về việc sên biển tách đầu ra khỏi cơ thể của chúng như thế nào ngay từ đầu hay tại sao chúng lại muốn, đặc biệt là khi không có lý do rõ ràng nào để loại bỏ cơ thể cũ của chúng và bắt đầu lại.
Giả thuyết hàng đầu cho rằng, loài sên làm điều đó là để loại bỏ các ký sinh trùng bên trong cơ thể cũ của chúng. Tuy nhiên, đó cũng có thể chỉ là một cách để sống sót sau các cuộc tấn công từ những kẻ săn mồi bằng cách hy sinh cơ thể để trốn thoát, nghiên cứu sinh Mitoh cho biết.
Nhưng các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng chỉ những con sên non mới có khả năng tự tách đầu và tái sinh. Khi những con sên già bị cắt bỏ đầu, đầu của chúng tồn tại đến 10 ngày nhưng chúng không bao giờ ăn và không bắt đầu tái sinh trước khi chết.
Cô Mitoh cho biết: “Chúng tôi nghĩ rằng những con sên rất già ít có khả năng tách đầu, vì chúng không còn có thể tái sinh".
Mặc dù một cá thể trong nghiên cứu đã trải qua khả năng tự tách đầu và tái sinh hai lần, các nhà nghiên cứu phán đoán rằng đây có thể là giới hạn và sau một giai đoạn nhất định trong cuộc đời, sên có thể mất hoàn toàn khả năng này.
Loài sên đánh cắp khả năng quang hợp từ tảo
Nghiên cứu sinh Mitoh cho biết, quá trình tái tạo đòi hỏi rất nhiều năng lượng, đây là thách thức đối với đầu được tách ra của sên.
Tuy nhiên, các loài sacoglossans có một vũ khí bí mật: Những con sên đặc biệt này có khả năng cộng sinh, hoặc khả năng đánh cắp lục lạp - bộ phận của tế bào cho phép thực vật chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng thông qua quang hợp - từ tảo mà chúng ăn và sử dụng trong phát triển mô. Điều này cho phép sên quang hợp, giúp chúng có đủ năng lượng để bắt đầu quá trình tái sinh.
Cô Mitoh nói: “Chúng dựa vào quá trình quang hợp ngay sau khi tự tách bỏ cơ thể và khi thức ăn khan hiếm. Nhưng đối với những loài sên biển này, lục lạp bị đánh cắp chỉ tồn tại trong vài ngày, và vì vậy chúng vẫn cần ăn để hoàn thành quá trình tái sinh".
Nghiên cứu sinh Mitoh và các đồng nghiệp của cô sẽ tìm kiếm thêm các loài sacoglossan khác có thể tái sinh theo cách này.
Mitoh cho biết: “Sên biển sacoglossan nổi tiếng với khả năng tạo hình xoắn ốc và giờ đây chúng tôi biết thêm chúng còn có một khả năng tuyệt vời khác. Chúng tôi rất quan tâm đến những con vật nhỏ này".
Phát hiện cá sấu có khả năng tái sinh đuôi bị mất 
