Buzz
Việc các loài động vật lớn tiêu thụ ít năng lượng hơn so với những loài nhỏ là một câu hỏi khó đối với sinh học.
Khi nói đến việc làm sáng tỏ bí ẩn của vũ trụ, người ta thường nghĩ tới các vấn đề vật lý như việc quan sát thiên hà xa xôi hay thí nghiệm về hạt cơ bản.
Các nhà sinh vật học thường tiếp cận vấn đề này từ góc độ vật lý, nhưng đôi khi vật lý cũng không thể giải thích hết mọi vấn đề sinh học.
Trong hàng thế kỷ, nhà khoa học luôn tìm câu trả lời cho việc tại sao động vật lớn lại tiêu thụ ít năng lượng hơn động vật nhỏ.
Nhìn chung, con chuột nhỏ lại ăn nhiều hơn cá voi khổng lồ.
Dù có nhiều lý thuyết từ phía vật lý và hình học, nhưng câu trả lời chính là tiến hóa.
Vấn đề khó khăn, vật lý cũng gặp khó khăn
Cố gắng đầu tiên để giải thích hiện tượng 'chuột ăn nhiều, cá voi ăn ít' hay nói đúng hơn là mối quan hệ không đối xứng giữa kích thước cơ thể và nhu cầu chuyển hóa đã được thực hiện cách đây gần 200 năm.
Vào năm 1827, 2 nhà khoa học Pháp Pierre Sarrus và Jean-François Rameaux đã đề xuất rằng mức chuyển hóa năng lượng nên tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt cơ thể thay vì khối lượng hoặc thể tích. Tuy nhiên, mặt khó khăn là sự chuyển hóa tạo ra nhiệt lượng và khả năng phân tán nhiệt lượng ra môi trường phụ thuộc vào diện tích bề mặt cơ thể của con vật.
Trong 195 năm kể từ khi Sarrus và Rameaux đưa ra giả thuyết của mình, nhiều nỗ lực khác đã được đề xuất.
Voi châu Phi cũng ăn ít hơn, với mức tiêu thụ chỉ 4-7% khối lượng cơ thể/ngày.
Có thể nói nghiên cứu nổi tiếng nhất trong số này là của Mỹ do Geoff West, Jim Brown và Brian Enquist công bố vào năm 1997. Họ đã đề xuất một mô hình mô tả sự lưu thông của các chất cần thiết thông qua mạng lưới các ống phân nhánh, mô phỏng hệ thống tuần hoàn.
Họ cho rằng mô hình của họ cung cấp 'một cơ sở lý thuyết, cơ học để hiểu vai trò trung tâm của kích thước cơ thể trong mọi khía cạnh của sinh học'.
2 phương pháp giải thích tương tự nhau từ mặt học thuật. Như nhiều cách tiếp cận khác được đề xuất trong suốt thế kỷ qua, họ cố gắng giải thích các mô hình sinh học bằng cách áp dụng các ràng buộc vật lý và hình học.
Vấn đề nằm ở quá trình tiến hóa
Các sinh vật không thể tồn tại bất chấp các quy luật vật lý. Tuy nhiên, tiến hóa đã chứng minh khả năng vượt qua các hạn chế về mặt vật lý và hình học.
Trong nghiên cứu mới, các nhà sinh học tại Đại học Monash quyết định khám phá hậu quả của việc bỏ qua các ràng buộc vật lý và hình học đối với mối quan hệ giữa tỷ lệ trao đổi chất và kích thước.
Họ phát triển một mô hình toán học cho thấy rằng động vật sẽ tiêu tốn năng lượng lớn vào giai đoạn phát triển ban đầu và sau khi trưởng thành, năng lượng chủ yếu được dùng để duy trì nòi giống.
Họ cố gắng xác định yếu tố nào trong cuộc sống của động vật ảnh hưởng đến khả năng sinh sản, và họ phát hiện ra rằng những động vật lớn nhưng tiết kiệm năng lượng, giống như cá voi đã được đề cập, thường thành công hơn trong việc sinh sản.
Nói một cách khác, chọn lọc tự nhiên đã hoạt động và giải thích được hiện tượng khó hiểu về mặt vật lý. Theo nhà sinh vật học Mỹ Theodosius Dobzhansky: 'Chẳng có gì có thể giải thích sinh học ngoài việc đặt nó dưới ánh sáng của lý thuyết tiến hóa'.
Tóm lại, đôi khi trong thế giới sinh học và sự sống, có những hiện tượng đến mức tưởng chừng như là 'phép màu' trong thế giới vật chất.
Tham khảo: The Conversation, Allafrica
